固体激光器内废热积累所引起的热效应是阻碍激光器输出功率进一步提高的关键问题。微通道冷却器具有结构简单、体积小、换热效率高等优点,能够有效带走激光器内积累的废热,同时也有助于实现激光器的小型化。因而微通道冷却器已成为目前激光器冷却技术的研究热点之一。然而,由于微通道尺度的细微化,实验条件或实验操作的细小差别也会引起实验结果的多样性,使得目前关于微通道内流动及传热特性的研究尚未形成一致结论。计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)是一种基于离散化的数值计算方法,它借助计算机实现工程问题的建模和计算,由此可以避免实验研究中的某些困难,从而为微尺度下流体流动及传热特性的研究以及微器件的优化设计提供理论依据。本文先以文献中常见的常规微通道和带收缩段的微通道为研究对象,以计算流体力学为研究基础,建立对应的二维流动模型,借助计算流体力学软件FLUENT对整个层流至湍流雷诺数范围进行数值模拟,发现收缩段的考虑与否是导致模拟结果与实验结果存在差距的重要原因。在此基础上,对收缩段结构参数进行了考察,发现收缩比的大小对转捩雷诺数具有重要影响,确定转捩雷诺数的极大值为3000。同时,研究还发现多级收缩段串联结构能够使流形更加平稳,在总收缩比Sn=4的时候即可使转捩雷诺数稳定在最大值3000附近。以上研究为实验室固体激光微通道冷却器的建模和模拟奠定了基础。随后,本文以实验室建立的固体激光微通道冷却器为研究对象,建立了微通道冷却器流动及传热的耦合模型,借助FLUENT软件对其进行模拟研究,并与文献中实验结果进行对比,验证了模型的准确性。在此基础上,就温度引起的物性变化对模拟结果的影响进行了考察,结果表明：温度引起的物性变化仅对层流阶段的流动特性有着较为显著的影响,但对于转捩雷诺数值大小并无影响；同时,由于冷却水整体温度变化较小,温度物性关系式对于传热特性的影响较弱,因而可忽略温度变化对物性的影响,将其视为常物性进行模拟计算。通过对不同尺寸的微通道进行对比研究,结果表明：同一雷诺数下,直径越小的微通道,表面传热系数越大,冷却效果越好；然而,微通道直径的减小,也将导致流动阻力的急剧增加。本论文的研究结果对微通道内流动及传热特性的研究具有重要意义,同时,也为实验室固体激光器的冷却及高平均功率激光的获得提供了理论依据。