随着电子元器件和集成电路快速更新换代,已有的冷却方式已无法满足新一代器件散热的发展需求,如何采用新的换热方式有效提高微通道换热性能并维持较好的温度均匀性,引起人们的广泛关注。本文对传统单直式和歧管式微通道热沉进行优化,提出一种新型的三维分流孔板歧管式微通道热沉（OPMM）,利用实验和数值模拟两种方式来研究验证其流动换热性能和均温性,为进一步为强化以及优化微通道对流换热提供指导和数据支持。并制备二氧化硅纳米流体和去离子水的流动换热效果进行实验对比,在已有结构优化的基础上对新型结构探寻进一步强化换热的可能。具体研究内容如下:（1）基于场协同原理和入口段效应提出一种新型三维分流孔板歧管式微通道热沉,通过数值模拟研究新型结构的温度均匀性,并分析比较微通道的深高比、进口流速对流动换热的影响。针对热点主要发生在四周位置而引起的温度不均匀性考虑,提出保证加热功率不变的情况下缩减加热区域。结果表明:与传统结构比较,新型结构依靠顶部集管效应使得流体流体均匀分液,壁面温度均匀性有了较大提高。对两种热源布置方式进行比较发现缩减加热域减少了热点的发生。随着进口流速的增加三种横截面结构微通道换热系数均增加的同时压降也增大,横截面（高×宽）为150μm×40μm的换热效果最好但同时压降也最大。（2）自主搭建了微通道对流换热试验台架,将实验结果与传统单直式微通道热沉和传统歧管式微通道热沉进行比较,并对比验证实验和数值结果,并基于场协同原理对新型结构进行强化传热方面的理论分析。结果表明:数值模拟和实验结果较为吻合,证明能用数值模拟结果进行微通道热沉的温度均匀性验证;在恒定热流密度下和相同泵功消耗下新型微通道换热效果显著优于传统结构;在一定的流量下,发现不同的热流密度下的热阻有所变化,并且随着热通量增加热阻也增加,即传热系数随着热通量增加而略微有所下降;对应不同恒定热流密度分别存在着一个最优泵功,能同时保证换热效果和经济效果处在一个合理的状态。（3）采用两步法制备了二氧化硅纳米流体,并将其与纯去离子水的流动换热效果进行比较,结果表明:在本实验热流密度范围内,二氧化硅纳米流体对于换热具有强化作用;纳米流体在相较于去离子水有增强换热效果的同时相应压降也增大,在不同热流密度和相同流量下纳米流体的压降均高于纯去离子水;在低热流密度下,纳米流体和去离子水两者之间的压降随着流量变化初始差距并不大,但是随着热流密度的进一步增大,当热流密度高于一定值时,纳米流体的流量增加对压降的影响程度高于纯去离子水。