随着微电子和集成电路等技术的进步和发展,电子芯片向着功能多、功率高、速度高和微小型化的方向发展。其越来越高的功率,导致电子芯片产生的较高的热流密度得不到去除,表面温度急剧上升,产品使用寿命随之降低,严重制约了高新技术的发展。传统的空气冷却技术已经满足不了高热流密度电子芯片的需要,而在液体冷却技术中,微通道具有结构小型、所需制冷剂用量少和散热量高等优点,使得微通道成为一种理想的电子器件散热器,也受到越来越多学者的关注。对于微通道流动换热的研究已经由矩形、三角形和圆形等简单的微通道结构逐步的向复杂的微通道结构方向发展。本文设计加工了一种并联矩形突扩微通道,以水、乙醇和氮气为工质,采用理论分析和实验研究手段,研究了水、乙醇单相工质和乙醇/氮气两相工质在热态条件下的流动与换热特性以及乙醇/氮气在冷态下的气液两相流流型。单相工质研究表明:对流动特性而言,随着雷诺数的增大,工质的进出口压降增大,并且相同流速下,乙醇的进出口压降比水大;相同热流密度下,工质进出口压降随着流量的增加而增加,但是随着流量的增加,不同热流密度间的压降差值减小。对换热特性而言,水和乙醇的微通道底面温度均随着雷诺数的增大而降低,但是在Re=225以后,微通道壁面温度下降幅度逐渐变缓;相同条件下,水的平均换热系数可达到7 000~10 000 W/(m~2·K),而乙醇的平均换热系数只能达到3 600~5 500 W/(m~2·K),水的换热能力明显大于乙醇。两相工质研究表明:对流动特性而言,乙醇/氮气气液两相工质的进出口压降随着液相折算速度和气相折算速度的增大均呈现增大趋势;随着气相折算速度的减小,分液相摩阻倍增系数Φ_l~2随X增大时的减小趋势变缓,不同气相折算速度曲线几乎连接成一条曲线,曲线的C值均等于2。对换热特性而言,乙醇/氮气的换热能力要比乙醇单相时较好,随着氮气流速的增加,促进乙醇流动的能力越强,扰动越强,传热得到了强化,并且氮气流速由0.089 m/s增加到0.268m/s时,微通道壁面的温度可以降低2～3℃。对气液两相流流型而言,乙醇/氮气气液两相工质流动过程中,随着气相流速的增大,依次出现泡状流、塞状流、弹状流和环状流;气相进入储液槽后,由于每条通道与进口距离不同,会出现流量分配不均问题,中间通道中气体含量大于两侧通道。