随着芯片集成度不断提高,芯片产生的热流密度不断增高,液冷散热作为一种高效的散热方式在芯片等电子器件的散热中应用愈加广泛。散热效果和流动的压力损耗对液冷流道设计有至关重要的影响,液冷流道的布置结构影响了这两个因素。将拓扑优化技术应用于液冷流道结构的设计可以同时对这两个因素进行调控,此外,相对于传统流道设计,拓扑优化拥有灵活度高、设计自由度大等优点。目前针对液冷流道结构拓扑优化的研究已经取得很大进展,但拓扑优化存在优化过程中无法生成边界层、优化后结构复杂等问题。本文针对现有研究中以上问题,展开实验验证、拓扑优化后结构的简化和再优化研究。首先本文分析变密度法拓扑优化中优化改进方法的参数对优化结果的影响机制,得到合宜本文研究的初始优化参数值。针对液冷流道中导流结构采用单目标拓扑优化方法,分别建立双出口和三出口的模型进行研究,并探究了优化过程中流量分配比例和雷诺数对优化结果的影响。对拓扑优化后结构进行数值模拟验证,结果表明优化后导流结构误差为18.32%。针对拓扑优化结构的误差,对拓扑优化后的结构进行简化和再优化,获得了流量分配误差很小的精度高、结构简易的导流结构。针对流道整体结构的拓扑优化研究,采用达西渗透流模型来代替液冷冷板流动的湍流工况,探究拓扑优化中初始条件和边界条件对优化结果的影响。为进一步验证双目标拓扑优化的准确性,获得散热性能优异、结构简易的液冷冷板流道结构,本文针对某随机热源分布模型进行双目标拓扑优化。对拓扑优化后几何模型进行简化并针对内部导流结构进行进一步再优化,建立简单的并联流道并进行数值模拟,与简化的拓扑优化结构和再优化的拓扑优化结构的数值模拟结果进行比较。结果表明,再优化的拓扑优化结构通过对导流结构进行优化使热源最高温度下降4.40℃,在相同压降下,简化的拓扑优化结构的散热性能优于简单并联流道,最高热源温度下降14.25℃。制备本文研究所用的液冷冷板,通过实验验证仿真的准确性,实验结果表明仿真与实验拟合较好,其中温度误差最大为3.87%,压降误差最大为3.94%。