电子信息、空间探索、军事应用等领域的高速发展,极大的推动了电子元器件向微型化、紧凑化方向发展,也随之对电子元件的散热提出了更加苛刻的要求,需要更加高效可靠的散热技术。微通道两相冷却回路作为目前最有潜力的新一代散热技术之一,优点突出,在下一代电子冷却系统中有深远的应用背景。本文对微通道内流动沸腾进行了数值模拟研究,对微通道蒸发器内的流动不稳定性进行了理论分析与实验研究,并分析了抑制微通道内流动失稳的方案。主要研究内容包括:1.微通道内流动沸腾的数值模拟研究。建立了气液相界面蒸发模型,并结合壁面气穴特点,完善了壁面气泡成核的数值模型。对微通道内的流动沸腾进行了数值研究,模拟结果显示微通道内气泡的生长造成通道内压力的迅速升高,气弹的周期性排气造成了微通道内高频压力波动。2.微通道蒸发器内低频压力波动的理论分析。从微通道内流动压降分析出发,分析了微通道蒸发器内低频压力波动产生机理与维持条件:工作点位于压降-流量特性曲线的负斜率区,上游存在压缩容积。确定了微通道内的低频压力波动属于一种自激振动,并分析了微通道各组件在自激振动系统中的作用。理论分析了低频压力波动幅频特性与影响因素,指出压力波动所需的压缩容积不可能来自于微通道内部,且上游工质的流量决定了微通道内工质流动模式。指出微通道蒸发器内压降波动包含两个典型的阶段:流动沸腾阶段与液体再湿润阶段。3.微通道内两相流动不稳定的实验研究。搭建了研究微通道内流动沸腾失稳研究的实验系统。以液氨和去离子水进行了实验研究。实验测量了流动失稳发生时的压降、温度的波动变化。观察了微通道内的气液两相流型以及流动失稳时的流型变化。压力波动时微通道内流动沸腾与单相流动交替出现。通过小波分析确定了高频和低频两种不同的压力波动模式。4.微通道内并行通道流动失稳的理论分析。基于微通道内流动压降分析,确定了并行通道流量分配不均的产生原因:在竞争沸腾中获胜的通道通过流量重分配抑制了其他通道的沸腾。确定了稳定通道间流量的条件。虽然流动总是朝着阻力小的方向发展,但是并行通道间流量分配不均可能最终导致流动阻力反而升高。分析了微通道内气泡生长造成的压力变化,指出除了摩擦压降、加速压降和重力压降,气泡生长造成的瞬时压降不可忽略,且通道越细,这一效应越明显。多通道内气泡的异步生长与叠加,造成了压力的高频波动。5.低频压力波动抑制与消除的研究。分析了现有各种抑制微通道内压力波动的方案的作用机理。基于自激振动的原理,分析了两类不同方案:改变两相流体回路元件的空间布局,改变微通道截面形状或安装入口节流元件,对压力波动的抑制,并提出了可能存在的问题。