微通道沸腾换热具有良好的换热性能,在核工业、电子集成电路、航空航天、微型换热器和生物医学等高新技术领域有着巨大的应用潜力。因此,深入探究微通道内流动沸腾换热特性及成核机理,对微型设备的设计及相变冷却系统的优化等具有重要意义。本文基于VOF模型,通过用户自定义函数（UDF）实现气液质量传递,对三维微通道流动沸腾换热过程展开深入的研究,包括边界条件、扰流结构和粗糙表面对水平微通道内流动沸腾特性的影响以及流动沸腾成核机理的研究,具体的研究内容和成果如下:（1）研究了不同底壁热通量和入口速度条件下水平微通道内流动沸腾换热特性。结果表明,随着底壁热通量增大,底壁气泡生成速率和对流换热系数增加,沸腾起始点更趋近于微通道上游;随着入口速度增大,沸腾起始点越发趋近于微通道下游,换热效果增强,但是压降也随之增大。（2）分析了挡板和矩形纵向涡发生器对水平微通道内流动沸腾换热的强化机理,查明了挡板高度、矩形纵向涡发生器冲角对温度场、速度场以及气泡生成、脱离的影响规律。研究发现,挡板和矩形纵向涡发生器能够明显强化水平微通道内流动沸腾的换热性能,在本文考察的范围内挡板高度为75μm、矩形纵向涡发生器冲角为30°时,强化换热效果最佳,相同高度情况下布置矩形纵向涡发生器的微通道的换热效果优于布置挡板的微通道。（3）研究了随机粗糙底壁面对水平微通道内流动沸腾换热特性的影响。结果表明,与光滑微通道相比,对底壁粗糙化处理可将微通道的换热性能提升19.2%～32.3%;随着粗糙度减小,微通道的换热系数增大,在本文研究范围内底壁粗糙高度平均值为0.001 mm时的换热效果最佳。（4）采用吉布斯自由能模型研究了微通道内流动沸腾的成核机理,对比分析了吉布斯自由能模型和Lee相变模型两种模型对通道内的壁面平均温差、压降、对流换热系数和气相体积分数等参数的影响规律。研究发现,在沸腾初期使用两种模型模拟得到的结果具有很好的一致性,两者的沸腾起始时刻基本相同;达到稳态后,采用吉布斯自由能模型所计算的壁面平均温差的波动略大。