本文以核聚变堆托卡马克装置的面向等离子体第一壁作为研究背景,通过实验方法和数值模拟方法对强磁场作用下液态金属微槽道流动与换热进行研究,主要研究磁场对液态金属微槽道流动与换热的影响。在托卡马克装置中,第一壁需要承受超高强度的热负荷和高密度的中子轰击,人类目前已知的固体材料均无法适用该极端环境,于是设计利用液态金属作为第一壁。液态金属作为第一壁材料,需要实现能量运输以及保护装置固体壁面免遭侵蚀的功能。液态金属第一壁达到预期的功能,首先需要实现液态金属在固体壁面上均匀铺展与稳定流动。第一壁处于一个强磁场环境,由于液态金属在磁场中运动时存在MHD效应,将导致流动状态受到影响,难以实现均匀铺展与稳定流动。为了解决该技术难题,研究人员通常对壁面结构进行研究,期望通过设计不同的壁面结构改善液态金属的铺展效果。本课题设计了微槽道结构表面,并且利用实验和数值模拟两种方法对强磁场下液态金属微槽道流动换热特性进行研究。在液态金属微槽道流动与换热实验研究部分,设计并加工微槽道实验板,并利用实验室配备的电磁铁设备搭建实验平台。实验中使用液态金属镓铟锡合金作为工质,研究磁场对液态金属微槽道流动与换热的影响。实验中使用K型热电偶测量温度,使用高速相机拍摄金属液膜的流动状态,通过氩气驱动液态金属流动。在液态金属的铺展实验中,证实了微槽道表面结构有助于实现液态金属的均匀铺展与稳定流动。微槽道具有导流作用,液态金属流入实验板后在微槽道的导流作用下能够实现均匀铺展与稳定流动。以流动压降作为衡量指标,分析磁场对液态金属流动阻力的影响。研究发现磁场会增大液态金属的流动阻力。利用高速相机从正上方拍摄金属液膜的流动状态,对比分析金属液膜在不同磁场强度下的流动状态可知,磁场对金属液膜的流动状态会产生两种不同的影响。磁场强度较小时,液膜后端区域的波动随着磁场强度增大而增大,波纹形状愈发规则;磁场强度较大时液膜后端区域由大幅度的波动状态转变为平稳流动,中间区域由杂乱无章的小波动状态转变为规则的大幅度波动。两种影响之间存在一个转捩点。在无磁场条件下的强迫对流换热实验中,发现液态金属具备作为冷却剂的基本属性。通过分析实验数据,流速较大时拟合数与0)数,流速较小时拟合数与（20）数之间的关系曲线,数与0)数以及数与（20）数之间均成幂指数关系,并且数随着0)数和（20）数的增大而增大。在磁场影响下的强迫对流换热实验中发现,液态金属的流量随着磁场强度的增大而逐渐减小。平均数与(6数之间呈幂指数关系,并且平均数随(6数增大会而减小。说明磁场对液态金属的流动与换热具有抑制效应。在强磁场下液态金属微槽道方管流动与换热数值模拟部分,将计算模型设计为方管,方管的其中一个侧壁为微槽道恒温加热壁面,其他壁面均为绝热壁面,方管的所有壁面均为导电壁面。研究发现,在磁场的作用下,液态金属的速度呈M型分布。方管中心区域的流动会受到抑制,液态金属受洛伦兹力的作用,被挤压流向侧壁,使得侧壁区域的流速增大并且形成射流。液态金属在近壁面区域的温度梯度与磁场强度呈正相关,温度边界层随着磁场呈负相关。研究中利用平板加热壁面与微槽道加热壁面进行对比,发现液态金属与微槽道加热壁面之间的平均????数比平板加热壁面的工况大32%,表明微槽道加热壁面有助于强化对流换热。随着外加磁场强度的增大,液态金属与微槽道加热壁面之间的对流换热平均努塞尔数????会逐渐增大,说明磁场强化了对流换热。磁场是通过影响液态金属的流速从而影响换热。由于磁场引起侧壁区域形成射流,导致侧壁区域流速加快,所以强化了对流换热。液态金属与微槽道加热壁面之间的对流换局部努塞尔数会受到局部点位置的影响,数与入口距离之间呈负相关,并且会随着磁场强度的增大而逐渐增大。本文通过对强磁场下液态金属在微槽道中的流动与换热进行研究,获得了液态金属在微槽道中的流动与换热特性,这对研究托卡马克装置中的磁流体动力学问题具有重要意义,同时对设计面向等离子体第一壁具有实际的工程参考价值。