本文建立了恒热流条件下矩形硅微通道热沉的三维共轭传热模型,基于传统的N-S方程,利用FLUENT商业软件对微通道热沉内单相层流的换热和流动特性进行了数值仿真,先对不同尺寸参数下的微通道热沉进行数值模拟,从而根据流动换热的数值模拟结果选定较佳的尺寸参数,并在此尺寸参数的基础上,对不同入口角度下矩形微通道热沉的流动和换热特性进行仿真研究,最后采用实验研究的方式对热沉系统的能量守恒及流动压降进行了分析验证,得出结论如下:(1)随着热沉集合管长度的增加,各微通道内的流动均匀性越好,系统的总泵功消耗越低,但是热沉的最高温度也随之升高,热沉基板的均温性变差,而对于总热阻来说,不同集合管长度的热沉并没有明显的差距。(2)随着通道长度的增加,各热沉之间的流动均匀性并没有明显的改善,热沉系统的总泵功增加,热沉的最高温度基本相同,热沉基板的均温性变差,热沉的总热阻逐渐降低。(3)对于不同的入口角度而言,均存在着一个相对最佳的出口角度,使得热沉获得较好的速度场及温度场,改善热沉的对流换热系数及总热阻,从而使得热沉整体的换热性能得到提升。(4)实验结果表明:随着流体的体积流量的增大,热沉进出口流体的温度差减小,流动压降增大;实验结果与仿真数据基本吻合。