如今电子器件正朝着高集成度高功率的方向发展,这就要求更高效的换热技术与之相适应。因此包括微通道热沉技术在内的一大批新型换热技术应运而生。基于换热系数与通道直径成反比的原理Tuckerman和Pease最先提出了微通道热沉技术。虽然微通道热沉技术极大地提高了换热性能,但是以下两个原因极大地限制了其应用,即：通道直径变小使得微通道热沉内的压降过大以及进出口之间范围内显著的温度不均性。本文首先对四种不同矩形微通道热沉内流动换热情况进行三维数值模拟研究,通过模拟值与实验值的对比验证了模拟方法及结果的合理性,证明Navier-Stokes方程和能量方程能够准确的描述微通道内流体的流动换热特性。为了获得更高性能的微通道热沉,本文提出了一种阶梯型微通道热沉,并与平行微通道热沉做了相应的比较。针对单层微通道热沉压降过大的缺点,本文研究了可以有效解决此问题的堆叠式微通道热沉。通过双层微通道热沉与单层微通道热沉的比较,证明了堆叠式微通道热沉的优势。然后对堆叠式微通道热沉层间流向布置对其性能的影响进行了研究,并以双层微通道热沉为对象分析了层间流量分配的影响。针对逆流式双层微通道热沉的传热特点对其进行了适当改进。最后,对纳米流体微通道热沉进行了研究。选取了可准确描述纳米流体物性的计算公式,并用实验数据验证了物性计算和纳米流体微通道数值模型的可靠性,分析了纳米颗粒种类、颗粒直径以及颗粒体积分数等对微通道热沉性能的影响。