本文以汽车空调中的微通道蒸发器的设计为研究背景,综合考虑制冷剂的环保性、安全性以及热工性能等,采用HFO1234yf作为R134a的替代工质。微通道中的流动沸腾换热规律异于常规通道,其换热机理还未形成统一结论,虽然目前很多学者对微通道中的流型、换热以及压降特性进行了研究,但是对于大尺度(长度大于200mm)微通道的沸腾换热研究仍然很匮乏。因此,本文以深入探究HFO1234yf在大尺度微通道中的沸腾换热机理,以工质的流型流态、换热系数和压降为着手点,对矩形水平微通道内的流动沸腾特性进行理论研究、可视化实验以及数值模拟分析。本文设计水力直径为0.5mm、长度为400mm的矩形微通道相变实验元件,搭建微通道流动沸腾可视化实验台架,实验条件为质量流量251-579kg/m~2s、热流密度8.21-32.68kW/m~2、饱和温度0-10℃。研究HFO1234yf的饱和温度、质量流量和热流密度对微通道内流动沸腾过程换热系数和压降的影响,并进行可视化实验研究,将观察到的流型分类和定义,分析流型与换热系数和压降之间的关系,并以此为理论指导,提出基于流型的换热系数和压降关联式。在实验分析研究方面:在实验中观察记录不同的流型,分别为:泡状流、弹状流、拉长弹状流、搅拌流、波状环形流、喉-环形流、环形流和蒸干现象,并根据可视化现象对流型间的转化机理进行理论分析。在换热系数方面:质量流量效应在干度较低时的作用较小,而在干度较高时有显著影响,换热系数与质量流量呈正相关,然而,热流密度效应在干度较低时的作用显著,换热系数与热流密度呈正相关,而在干度较高时无显著影响,说明换热机制从核态沸腾转化为对流沸腾,且换热系数与饱和温度呈正相关。在压降方面:质量流量效应对压降的影响是显著的,摩擦压降与质量流量呈正相关,然而,热流密度对压降的变化并没有产生显著的影响,此外,摩擦压降随饱和温度的上升而降低。在换热系数和压降关联式分析研究方面:1)对换热系数关联式研究:在Chen模型的基础上,综合考虑雷诺数Re、韦伯数We、沸腾数Bo和Lockhart-Martinell参数X的影响,改进Chen型关联式,改进后的Chen型关联式对86%的数据点的预测在±25%的误差带范围内,但由于未考虑微通道流型变化的影响不能很好的体现出对不同流型区域趋势的预测,所以,对弹状流和环形流区分,进一步拟合基于流型的换热系数关联式,新关联式的预测值与本实验值之间的平均相对误差和绝对值平均偏差分别为2%和18%,有95.5%的数据位于±25%的误差带中。2)对压降关联式研究:在Lockhart-Martinelli模型的基础上,综合考虑毛细管数Ca、纯液相雷诺数Relo和气相拉普拉斯数Suv的影响,改进Lockhart-Martinell型关联式,改进后的Lockhart-MartineIIll型关联式分别有66%和90%的数据点落在±25%和±40%的误差带范围内,但是由于未考虑微通道流型变化的影响,对后期环形流压降趋势的预测不准确,所以,根据弹状流和环形流的结构特征,重新拟合基于流型的压降关联式,新关联式的预测值与本实验值之间的平均相对误差和绝对值平均偏差分别为1%和15%,有98%的数据位于±25%的误差带中。在数值模拟分析研究方面:采用数值模拟软件Fluent搭建气液两相流流动与换热模型,选择VOF模型对气液两相的交界面进行追踪,通过用户自定义函数编写程序实现控制方程中反映气液两相热质交换的源项以及流体变物性的控制,捕捉水平矩形微通道内单个气泡由生长到脱离壁面的过程,考察壁面接触角对气泡成核的影响,同时得到气液两相流的气相体积分布图、速度矢量图以及温度场和压力场分布。通过对比发现数值模拟得到的微通道流动沸腾过程中的气液两相流行为与实验结果高度吻合,换热系数和压降的数值模拟结果与实验结果对比的绝对值平均偏差分别为16.3%和19.6%。