目前对微尺度热线外的自然对流,尤其是在较低数下的自然对流换热特性仍存在一些争议,不同学者给出了不尽相同的数预测准则关系式,实验结果与理论求解也有较大的差距,至今为止还没有一个普遍接受的结论,进一步获得一些可靠的实验数据,对揭示微尺度结构下的传热传质规律有重要的理论指导意义。本文通过对微细热线外自然对流国内外相关研究文献的调研基础上,就以下几方面进行了进一步研究,首先,流体是否存在由导热到自然对流的过渡问题,其次,由导热过渡到自然对流的条件是什么,最后,探索造成在低数下实验结果与理论求解较大差距的可能原因。本文建立了直流电加热微细铂丝外自然对流传热系数的实验测试系统,以高纯度去离子水和硅油为工质,铂丝直径选用、的两个规格,为提高实验精度采用瞬态热线法测导热系数中的实验铂丝自测流体温度的方法,获得数与数的关系曲线,通过对比水平与竖直热线外的自然对流传热的关系式获得自然对流启动的临界数,并通过高频测量手段佐证了实验现象。实验结果表明:以水为介质条件下,对直径的微细热线,当数约为时,热线外水的换热模式出现自然对流的启动,对直径的微细热线数约为,此时的数也是局部最小值,并接近的理论极限值。在实验数范围内,实验测得的数也不是趋近于傅里叶导热定律中的理想极限值,而是出现数与数负相关现象,但硅油的实验未出现上述现象,仍符合自然对流换热,水平热线数高于竖直热线数,且随数减小而不断趋近,分析造成水中实验现象的原因可能与尺度效应和工质特性有关,微尺度力引起铂丝振动。采用软件数值模拟了热线外低数自然对流与低振动数工况下振动热线外换热特性,发现在无振动条件下,水平与竖直热线外自然对流数随数减小而降低,水平热线数高于竖直热线,两热线的数都趋近于导热工况时的,而在低数振动条件下,与数无关,而与数正相关,低于数下模拟结果的曲线与硅油实验测试结果几乎完全一致。最后,根据实验中存在的不足之处,提出了改进建议,并展望了课题后续研究的计划。