微电子工业的不断发展导致芯片的发热量急剧上升,从而对散热装置的性能提出了更高的要求。微通道流动沸腾技术基于相变原理,通过液相工质发生相变带走大量热量,与其它冷却方式相比,微通道流动沸腾冷却在相同热负荷下所需质量流量小,单位空间热流密度大,结构紧凑,是当前散热领域的研究热点。微通道流动沸腾问题涉及多个学科交叉,研究者通过对平直微通道进行研究,得到了相关换热关联式与压降模型。对于复杂微通道换热装置,难以通过现有的平直通道的换热关联式与压降模型进行指导设计。本文采用VOF模型,对微通道内的沸腾换热进行研究,通过UDF模块引入相变传质模型,在平直微通道的基础上,对沸腾换热模型进行验证。选用复杂通道中常见的Z型通道作为研究对象,研究结构参数,工质流速以及热流密度对通道的换热与流动稳定性的影响。结果表明,Z型通道角度越大,换热效果越好,壁面的温度分布越均匀,但是角度的增加会导致压阻增加,两相流流动稳定性变差,压强周期性振荡的频率以及振幅都会增大。在入口速度V=0.3～0.9 m/s的范围内研究了流速对流动沸腾的影响,发现流速的增加对换热起促进作用,低流速条件下壁面液膜容易发生蒸干导致传热恶化,提高流速能够改善壁面温度分布的均匀性,降低壁面平均温度,避免局部热点的产生,提高流速,也会使得压阻增大,两相流系统振荡加强,降低了系统的可靠性。在热流密度q=20～80 W/cm2范围内研究热流密度对流动沸腾的影响,热流密度增大到一定值时出现传热恶化,热流密度增大时,压阻增大、流动的不稳定性增强。针对壁面接触特性,分别研究了超亲水壁面与亲水壁面在不同热流密度条件下的流动沸腾换热特性。结果表面,超亲水壁面对流动沸腾的流动稳定性无显著影响,对换热起到增强作用,并且热流密度越高,促进作用越明显。研究发现低热流密度下通道内气相体积分数占比较少,气泡与壁面之间存在着较厚的液膜,当热流密度升高时,通道内气相增多,气泡与壁面之间的液膜逐渐变薄,部分区域甚至会发生蒸干,超亲水壁面由于壁面优良的亲水性,液相容易聚集在壁面处,改善了液膜的分布情况,避免传热恶化现象的发生。