聚光光伏系统（CPV）以其独特优点在光伏发电领域具有广泛的应用前景,但其对聚光光伏电池冷却系统的要求较高,传统平直微通道存在沿工质流动方向上温度梯度和压力梯度较大的缺点,越来越不能满足散热要求,因此,设计开发包括横断扰流微通道（IMCHS-R）在内的新型微通道,深入研究横断扰流微通道的强化传热机理及流动和传热特性具有十分重要的现实意义。本文建立了工质为水,固体材料为硅的横断扰流微通道三维物理模型,确定了处于层流充分发展下的横断扰流微通道数学模型,进行网格划分,将模拟结果与实验数据对比,证明了模型可靠。将IMCHS-R和传统微通道（MCHS）及横断微通道（IMCHS）的流动与传热特性进行了对比研究,揭示了其强化传热机理。结合控制变量法研究了流动参数（Re）和扰流元结构参数（无量纲扰流元宽度W₂/W₁、无量纲扰流元长度L₂/L₁、无量纲扰流元位置S/L₁）对IMCHS-R流动和传热特性的影响。研究结果表明,高Nu_local和f_local区域分布在扰流元头部及第二部分微通道入口区域,在这两个区域流体剧烈撞击壁面,造成强烈扰动;当L₂/L₁=0.5、S/L₁=0.5时,在Re小于300时,W₂/W₁=0.5的综合换热系数（PEC）值最大,在Re大于300时,W₂/W₁=0.3的IMCHS-R的PEC值最大;当W₂/W₁=0.5、S/L₁=0.5时,在Re小于500时,L₂/L₁=0.5的IMCHS-R的PEC值最大,在Re大于500时,L₂/L₁=0.7的IMCHS-R的PEC值最大;当W₂/W₁=0.5、L₂/L₁=0.5时,S/L₁=0.5的IMCHS-R的PEC值最大。基于对流换热熵产模型,进行了局部和平均传热和粘性耗散熵产特性研究。边界层内的局部熵产特性验证了第三章的Nu_local和f_local分布规律。平均传热熵产排序:IMCHS>MCHS>IMCHS-R,平均阻力熵产排序:IMCHS-R>MCHS>IMCHS,平均Be_ave排序:IMCHS>MCHS>IMCHS-R。平均传热熵产和平均Be_ave随着雷诺数的增加、无量纲扰流元宽度的增加、无量纲扰流元长度的增加、扰流元位置非对称程度的增加而减小;平均阻力熵产随着雷诺数的增加、无量纲扰流元宽度的增加、无量纲扰流元长度的增加、扰流元位置非对称程度的增加而增加。基于上述研究,进行了扰流元形状优化设计,结果表明,当偏移角度θ为45°时,无量纲扰流元头部宽度δ/W₂增加,流体撞击扰流元之后流动转变更加剧烈,扰动更加强烈,高Nu_local和高f_local区域面积增加,平均换热性能增加,平均阻力变大,得到最优PEC值对应的无量纲扰流元头部宽度为δ/W₂=2/3;当无量纲扰流元头部宽度δ/W₂为1/3时,偏移角度θ增加,流体撞击扰流元之后流动转变更加剧平顺,扰动更小,高Nu_local和高f_local区域面积减小,平均换热性能减弱,平均阻力变小,得到最优PEC值对应的偏移角度为:当Re<800为θ=45°,当Re>800为θ=60°。