随着电子产品领域的设备产生的热流密度越来越大,传统的散热结构已经不能够满足高热流密度的散热需求,同时传统结构散热不均匀的问题也无法满足高度集成化和信息化的高精度散热要求。微结构换热的优势是体积小,换热效率高,同时也存在温度分布不均匀的问题,多是由于流动分布不均造成的。本文基于喷嘴射流/歧管/微针翅复合热沉,利用其压降小、热阻低、换热效率高等优点,对射流孔和微针翅的拓扑进行优化,对流动进行二维方向的重新组织,提出正方形拓扑、正六边形拓扑、60°角菱形拓扑和30°角菱形拓扑4种基于简单几何的拓扑分布。根据其对称性,建立热沉换热基本单元计算模型,分析不同拓扑结构对流动和换热性能的影响。首先,计算讨论各个单元模型的流动换热特性,主要通过单元模型的流动换热云图、局部对流换热系数以及平均努塞尔数等参数,研究微通道底面射流换热和微针翅侧面对流换热之间的相互作用。30°角菱形拓扑Case D拥有最高的局部对流换热系数,其值超过了 450000 W/（K·m2）。接着,研究了三个独立基本参数喷嘴尺寸DN,微针翅尺寸WPF和微针翅高度HPF对热沉单元的影响。正方形喷嘴拓扑下复合热沉具有显著优势,压降仅3073 Pa,总热阻可以低至9.83×10-4 Km2/W。最后,证明了把微针翅当作多孔介质进行优化是可行的。正六边形拓扑孔隙率最小,COP/ΔT值最高,拥有最大的换热潜力,但是其不适合大高径比的微针翅,热沉整体的平均努塞尔数几乎为0。射流孔径越大越利于降低压损,最优的射流孔径取值范围为50-100 μm。30°角菱形拓扑对孔隙率的变化最敏感,孔隙率从0.83变化到0.92,压降降低了十倍之多。此外,研究了偏心射流对热沉单元换热性能的影响。微针翅在射流偏心中起着重要的作用,大尺寸的微针翅显示出对偏心射流更好的稳定性。