微细通道流体回路系统能有效解决高热流电子器件散热问题，其中，微细通道热沉是与发热元件直接接触排散热量的核心部件。系统运行时，依靠泵驱动工质流经微细通道热沉，带走发热元件传递到热沉的热量，之后工质进入散热器，温度降低后回到储液器，再进入下一个循环。系统采用循环泵驱动，传输距离长；微细通道热沉比表面积大，换热性能好；结构紧凑，安装方便灵活，拥有较好的应用前景。本文通过数值模拟和实验测试研究微细通道热沉的流动与传热性能，优化设计微细通道流体回路系统。提出通过前疏后密的肋片排布方式提高直肋叉排热沉的换热性能，模拟结果表明，加密靠近出口肋片的热沉相对于不加密热沉换热效果更好，且流动阻力没有明显提升，综合性能得到提高。提出改变肋片倾斜角度的斜肋叉排热沉，模拟与实验结果均表明，斜肋能有效扰动流体，提高换热。发现热沉采用两进两出的进出口方式比单进单出换热效果更好，但流动阻力更大。对比热沉部分的阻力压降与系统总体压降，发现热沉部分压降在系统中占较小部分，因此，对于微细通道热沉的优化设计应以提高热沉换热系数为主，控制压降为辅。本文对影响微细通道热沉性能的因素和微细通道流体回路系统的性能进行了深入的研究，分析不同结构、材质和进出口方式等参数对热沉传热与流动特性及均温性的影响，研究热沉与系统匹配关系，研究结果对微细通道热沉及系统的设计制作与实际应用有一定的指导意义。