随着微电子设备集成度的提高,单位空间热流急剧增加,严重影响到了微电子设备的正常运行。微肋阵通道作为一种高效微型散热结构,以其高面体比、结构紧凑、传热效率高等优点,在微空间电子散热领域受到研究者普遍关注。近年来,国内外众多学者对微肋阵通道的流动沸腾换热特性进行了大量的研究,但目前对于微肋阵通道流动沸腾机理研究尚不明确,对不同形状微肋阵通道内流动沸腾的研究鲜有涉及。本文采用机加工技术设计开发了菱形、圆形以及椭圆形微肋阵通道,以去离子水为工质,在质量流速G为96~224kg/(m~2·s),入口过冷度为20~50℃,有效热流密度为10~240 W/cm~2的范围内,对三种微肋阵通道内流动沸腾换热、压降与临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)特性进行了实验研究,为微冷却通道的设计和优化提供理论依据,具有重要实践意义。为揭开微肋阵通道内流动沸腾换热机理,本文首先对圆形、菱形、椭圆形微肋阵通道内流动沸腾换热及压降特性进行了实验研究,同时对微通道内流动沸腾的不稳定性进行了分析。通过实验发现,在低热流密度下,核态沸腾占主导地位,而在中高热流密度下,薄膜蒸发对流换热为主要沸腾机制。沸腾传热系数随着热流密度和出口干度的增大而减小,两相压降随着热流密度和出口干度的增大而线性增大。微肋片的存在抑制了汽泡的反向流动,减小了沸腾不稳定性,推迟了CHF的发生。椭圆形微肋阵通道的流动沸腾稳定性最好,而圆形微肋阵通道的流动沸腾稳定性最差。其次,CHF作为微肋阵通道流动沸腾换热上限的一个重要参数,在本文中进行了重点的研究。临界热流密度是通道出口壁面干涸造成的,而出口壁面的干涸是由于流动沸腾向通道上游的反向流动。出口壁温的急剧增加和两相压降的急剧减小标志着CHF的产生。此外研究还发现质量流速、入口过冷度、微肋形状等实验参数对CHF也有着很大的影响。实验结果显示:在相同的实验工况条件下,微肋片的存在大大减小了沸腾的反向流动和流动沸腾的不稳定性,微肋阵通道的CHF比光滑微通道更高,且椭圆形微肋阵的CHF最大,菱形微肋阵次之,圆形微肋阵最小;临界热流密度随着质量流速和入口过冷度的增大而增大,但随着出口干度的增大而减小。最后将实验数据与Kosar等提出的CHF关联式进行了比较验证,结果表明该关联式与实验数据吻合良好,进一步印证了本实验的正确性。本文通过实验手段着重研究了三种微肋阵通道的换热、压降与CHF特性。通过对实验工质在不同工况条件下影响因素(质量流速、入口过冷度、出口干度、加热热流密度等)的研究,并结合可视化手段揭开了微肋阵通道的流动沸腾机理,为微肋阵通道流动沸腾特性的更进一步研究作出了有益的探索。