随着电子器件小型化集成化技术的发展,其尺寸越来越小,功率却急剧增加。由此引发的电子器件热失效已经严重影响了其进一步发展。歧管微通道热沉（Manifold microchannelheatsink,MMC）作为最高效的热管理方案正受到广泛关注。如何通过结构优化进一步降低压降,强化换热并改善整体的均温性将成为MMC研究的重点。本文立足于MMC的结构优化,利用数值模拟的方法探究了歧管结构、微通道结构以及多孔鳍对MMC流动换热特性及综合性能的影响,为其优化设计及热管理技术的发展提供了新思路。首先对更易制备集成的Z型歧管通过歧管收缩的理念设计提出了具有不同歧管结构的MMC模型,包括矩形歧管、多级梯度矩形歧管、锥形歧管、抛物线形歧管以及椭圆形歧管。而后研究了歧管结构变化对MMC性能的影响。结果表明歧管结构优化可以显著改善MMC的流动阻力,其机理在于通过歧管收缩对流体在歧管内的流动产生沿程阻滞以缓解流体在不同微通道间的不均匀分布。这种方式有效避免了流体在歧管末端的大量聚集,降低了流体在此区域的局部损失,从而降低了整体压降。此外流体的均匀分布也降低了热沉的热阻和温差,强化了整体换热性能和综合性能。与传统的矩形歧管相比,抛物线形歧管整体压降和热阻最高分别降低27%和20%,综合性能（Comprehensive performance,PEC）最高提升29.5%,综合性能表现最佳。椭圆形歧管引起的流体分布曲线先升后降的现象则从侧面表明通过改变歧管收缩率可以实现流体和温度的均匀分布和整体热阻的降低。而后本文对通道结构变化对MMC的流动换热特性的影响进行了对比分析,包括传统平直鳍通道、交错鳍通道、以及具有不同排布方式和直径的微柱阵列通道。结果表明交错鳍有助于强化流体扰动和换热,同时也会增加整体的流动阻力。微柱阵列微通道则可以显著降低整体流动阻力,同时强化流体与微柱的对流换热过程,提高整体综合性能。尤其是具有小梯度的变径错排微柱阵列结构,相比于传统平直鳍MMC,其泵功和热阻可分别降低超过30%和21.6%,PEC值则可以提高82%至97%,并对整体的均温性有明显提升。其优化机理在于通过改变微柱在不同位置的直径与数量来平衡流体在不同位置温度变化带来的对流换热能力的差异,从而实现温度均匀分布及整体热阻的最小化。最后,将多孔鳍引入MMC,探究了多孔鳍不同布置方式对MMC流动换热特性的影响。结果表明,多孔鳍的引入最高可以降低19%的压降。这主要归功于多孔鳍良好的渗透性可使得热沉内部产生渗透流。此外多孔鳍所在位置的不同会引起流体整体流动模式的变化。当多孔鳍位于入口歧管侧同时固体鳍位于出口歧管侧时,流体更易通过渗透流的方式流至入口歧管末端的区域,这会加剧流体的不均匀分布,并使得流体以微喷的模式流向出口歧管,限制了多孔鳍降低压降的潜力。而当多孔鳍位于出口歧管侧同时固体鳍位于入口歧管侧时可以增加流体流向出口的空间同时避免了流体的不均匀分布。相比于传统固体鳍MMC,当多孔鳍位于出口歧管侧同时占比为75%时,其压降和热阻分别最高降低13%和19.8%,PEC值最高增加46.2%,综合性能表现最佳。