微槽道式散热器以其良好的散热性能已被广泛的应用于微电子元件的散热过程,本文以微电子元件散热为背景,采用CFD数值模拟方法,采用变物性和流固共轭传热求解技术,对细通道的流动及换热进行了研究。本文主要通过实验和数值模拟手段,研究了矩形细通道的长径比、当量直径、高宽比及孔隙率对其流动传热的影响规律。结果表明,为了消除入口段的影响,细通道的计算模型应满足长径比≥70;随着当量直径的减小,光滑矩形细通道的阻力系数增大,传热性能不断增强且当量直径的变化对层流向紊流的转变不起作用;随着高宽比的增大,细矩形通道的转捩雷诺数随之增大但小于2300,同时阻力和传热性能也随之增强;随着孔隙率的增加,细矩形通道的阻力特性不变,传热性能增强。以三角形和矩形为粗糙元,通过采用CFD数值模拟,研究了粗糙元的形状、高度、排列方式、间距对二维平板细通道流动和传热的影响规律。粗糙元高度对平板细通道充分发展流动入口段长度有着重要的影响;粗糙元的形状及不同粗糙元组合及排列方式对平板细通道的流动和传热有着重要影响,且三角形粗糙元的阻力比矩形粗糙元要大,传热性能三角形粗糙元比矩形粗糙元要好;随着速度的增加,平板细通道的传热将逐渐增强,但其热充分发展段的入口段长度将逐渐变小,平板细通道的阻力逐渐增大,层流向紊流转变的转捩雷诺数提前,且相对粗糙度为1%时已经偏离常规的理论值,同时其传热特性将逐渐增强;随着粗糙元高宽比的增加可明显增加通道的阻力并增强传热;随着粗糙元间距的增大,平行平板细通道的阻力和传热性能逐渐下降。通过CFD数值模拟研究了细通道不同截面形状对其流动特性、传热特性及强化传热特性的规律。在相同的当量直径条件下,圆形通道的阻力最大,正方形截面的通道阻力性能最小;矩形(高宽比为10)的传热性能最好,圆形的传热性能最差。建立了矩形细通道流动传热的实验台,开发了不锈钢和紫铜细通道换热元件。研究了加热功率和通道材质对细通道流动和传热的影响。本论文较系统地研究了细通道内流动及对流换热规律,对工程实际具有重要的指导意义。