随着工业技术需求与微纳米尺度散热的迅猛发展,在微小区域内面对的高热流密度问题日趋严峻。如在微电子系统,高速机械狭小区域等提出了更高的换热效率。微小区域散热效率高的微通道散热技术倍受人们关注,诸多国内外研究成果验证了依托微通道散热技术在高热流密度下的微小区域散热有着强劲的发展前景。另一方面,纳米流冷却液由于在基液中添加了固态纳米粒子,依托粒子的布朗运动提升基液换热效率从而实现了导热性能的提升。针对微通道散热效率低等问题,本文采用设计不同微通道结构和制备纳米流体,将纳米流体应用到微通道中,对微通道散热性能进行了分析研究,主要研究内容如下:1.利用线切割精密制造技术,对线切割制造技术的理论成形进行了分析和讨论。得出线切割制造不同微通道结构的可行性,重点研究了切削速度对制造成形的影响,最后得出矩形微通道和三角形微通道的成形效果较好。最后对三角形、矩形、梯形微通道的数学模型进行建立和分析计算,为后文的仿真及实验分析提供基础。2.采用仿真分析技术,对微通道截面形状为三角形、梯形、矩形微通道进行建模仿真和计算。计算结果表明,在相同初始条件下,以初试速度为2m/s为例,矩形通道具有最好的流动性,研究条件下其所实现的流速平均值为2.77m/s;三角形通道流动性最差,流速平均值为2.47m/s;与三角形微通道和梯形微通道相比,矩形通道具有较好的的均温性和较低的热阻,梯形微通道的热阻与梯形微通道的热阻较为接近,三角形微通道换热特性最差。最后得出不同微通道结构和不同截面尺寸参数对泊肃叶数和努塞尔数有很大的影响,也验证了数学模型的可靠性。3.通过静置实验方法研究了四种纳米流体冷却液的稳定性,分别为Cu-H20、CuO-H20、A1-H20和A12O3-H20纳米流冷却液。实验分三个阶段进行对比,分别为初态、10天和20天,分别对三个阶段的纳米流体稳定情况拍照记录,记录发现20天时均有不同程度的沉淀生成,但是A1203-H20纳米流冷却液稳定性表现最佳。同时又分别研究了四种纳米流体的导热系数、粘度和沸点,经过综合判定,本文选择稳定性最佳的A1203-H20纳米流冷却液作为本文的冷却介质。4.将所配置的体积分数为1.5%的A1203-H20纳米流冷却液作为冷却工质应用到矩形截面的被测微通道中,在自搭建换热测试实验台上进行了散热性能和压降实测。研究结果表明,随着流速的增加,微通道表面平均温度与液体平均温度的差值在减小,如当流速为2m/s时,此时平均温度差值为15.46℃,当流速为3m/s是,此时平均温度差值为12.45℃,冷却效果提升了 19.5%;同时进出口压强差也增大,比如当流速为3m/s时,此时进出口压强差为2050Pa,当流速为4m/s时,此时进出口压差为3020Pa,压强损失增加了 47.3%,与仿真中矩形微通道平均温差和进出口压差变化趋势在误差允许范围内相同。5.在前文研究的基础上,设计了不同深宽比的矩形微通道热沉,发现深宽比越高,流动均匀性越好,换热效果较好;相比较于常规流道,矩形微通道具有较好的换热效果。