微通道换热器因其结构紧凑,换热效率高,运行稳定被认为是解决高热流密度问题的有效途径之一,然而现有微通道换热器中微通道结构单一,换热面积有限。其中改变微通道结构形状及流动状态被认为是促进强化换热的有效冷却方法之一。因此,本文提出一种新型绕流柱-交错内陷槽微通道结构设计,该结构具有多级扰流凸起结构,具有更大换热面积和扰流结构,可有效强化换热,并围绕新型扰流柱-交错内陷槽微流道换热器展开单相对流传热模拟分析与关键参数优化研究。首先通过与常规平行内陷槽微流道的对比分析,证实了扰流柱-交错内陷槽微流道的强化传热效果;其次,针对扰流柱-交错内陷槽的凹腔直径、狭缝宽度、狭缝高度、交错角等关键结构参数进行了传热、流阻等性能的分析,并获得了相关优化结构参数。具体研究内容如下:提出了一种新型绕流柱-交错内陷槽微通道结构设计,采用有限元模拟技术并通过相关材料参数定义,网格划分,求解器选择,边界条件定义等完成对绕流柱-交错内陷槽微通道的模拟参数设置。研究了不同流速及热流密度下新型绕流柱-交错内陷槽微通道的换热特性与流动特性,通过与常规平行内陷槽微流道的对比分析发现相同位置处,扰流柱-交错内陷槽微流道的壁面温度降低3-7℃,证实了扰流柱-交错内陷槽微流道在单相对流传热中的强化传热效果。通过与常规平行内陷槽微流道的流速分布与温度分布进行对比分析,揭示了新型绕流柱-交错内陷槽微通道的强化换热机理。证实了常规平行内陷槽微流道与新型绕流柱-交错内陷槽微通道内流速分布的一致性,发现在新型绕流柱-交错内陷槽微通道内流体存在更多局部二次流,对热边界层的发展起到了一定的抑制作用,促进强化换热效果。仿真模拟不同关键结构参数下对换热性能与流动特性的影响,分析了新型绕流柱-交错内陷槽微通道各结构参数下的换热机理与流动特性。发现凹腔直径的增大能够提高平均努塞尔数及较少压降损失;当凹腔直径从0.5mm增大到0.8mm时,平均努塞尔数增大了30%,壁面温度降低了3℃,压降减小了5-50%;狭缝宽度的增加对换热性能的提升及压降损失存在一定限度,当狭缝宽度从0.2mm增大到0.4mm时,平均努塞尔数基本保持不变,壁面温度增大0.7℃,然而当狭缝宽度从0.4mm增大到0.5mm时平均努塞尔数增大了10%,壁面温度减少0.5℃,而狭缝宽度对压降的影响较小;狭缝高度的增大抑制了平均努塞尔数的增加及压降损失,当狭缝高度从0.2mm增大到0.5mm时,平均努塞尔数降低了8%,壁面温度降低了1.5℃,压降减小了2-50%;交错角的增大对换热性能存在波动性影响,当交错角从5°增大到10°及从20°增大到30°时,平均努塞尔数增大了5%,壁面温度降低了0.5-1.5℃,当交错角从10°增大到20°,平均努塞尔数增大了80%,壁面温度降低了3℃,而交错角的增大对压降损失起到了促进作用,当交错角从5°增大到20°时,压降损失增大了5-50%,当交错角大于20°时,压降损失急剧升高。分析了新型绕流柱-交错内陷槽微通道不同关键结构参数下热阻和压降以及综合换热因子的变化,优化新型绕流柱-交错内陷槽微通道的关键结构参数。发现在凹腔直径增大的情况下微通道有更小的热阻及压降并且凹腔直径的增大具有更高的综合换热因子;在狭缝宽度为0.2mm的情况下微通道有更小的热阻及压降,并且当狭缝宽度为0.5mm具有更高的综合换热因子;在狭缝高度为0.5mm的情况下微通道有更小的热阻及压降,并且当狭缝高度为0.3mm具有更高的综合换热因子;在交错角变化的情况下,热阻及压降的变化趋势保持一致,并且当交错角为10°或15°时具有更高的综合换热因子。