电子设备逐渐朝着微型化、集成化方向发展,高功率电子芯片由于其运行过程中产生的高温面临着严峻的热管理挑战。目前芯片背景热流密度已达到了100W/cm~2,局部热点将达到1000 W/cm~2,传统风冷方式难以解决,高换热性能微通道液冷是最具前景的芯片热管理方式。研究表明,针肋微流道具有高效的换热性能,但目前大多数研究仅着重考虑其传热性能,而微流道系统的压降损失对其能否广泛的应用具有重要的影响。本文在梯级分布针肋微流道的基础上提出了含窄通道的低压损梯级分布针肋微流道:降压型梯级分布针肋微流道（MPFC-BP）与三种改进型梯级分布针肋微流道（MPFC-BP48、MPFC-BP2244、MPFC-BP264）,通过在梯级分布微针肋微流道内设置窄通道的方式,实现了高效换热的同时降低了微流道系统压降损失。采用实验与数值研究的方式,研究了介电冷却液HFE7100在不同微流道内的流动与换热特性,通过数值模拟详细研究了不同热点位置、雷诺数变化、热点面积以及热流密度大小时的换热特性。主要结果如下:实验研究发现通过设置窄通道的方式可以有效降低梯级分布针肋微流道内的压降损失,但会导致换热能力下降。体积流量为120 ml/min时,MPFC-BP比梯级分布针肋与均匀针肋微流道的压降损失分别下降了56.3%与52.7%。但在窄通道内设置针肋群可以有效改善微流道内流量分配不均问题,窄通道内的针肋群使流体流速呈现出周期性中断与再增长,使换热能力显著增强,雷诺数为563时,局部Nu提高了17.2%～22.1%。MPFC-BP48、MPFC-BP2244、MPFC-BP264所能处理的极限热流密度（Re=563）分别为109 W/cm~2、120 W/cm~2及114 W/cm~2,相比MPFC-BP换热极限提高了32.9%、46%、39%,其所消耗的泵功率仅为63 m W、67 m W、68m W,其中MPFC-BP2244结构具有最好的换热效果。研究发现三种改进型梯级分布针肋微流道的热点热管理能力显著增强。芯片表面上游（Hotspot 1,x=2 mm）或中下游（Hotspot 2,x=6 mm）存在的热点对三种改进型梯级分布针肋微流道的温度分布影响效果相近。当微流道加热面上游及中下游均存在相同热点时,Hotspot 1处最高温度始终低于Hotspot 2处的最高温度。在热点热流为500 W/cm~2、热点面积为0.49 mm~2时MPFC-BP上Hotspot 2的温度为360.1 K,而MPFC-BP48、MPFC-BP2244以及MPFC-BP264最高温度分别为346.4K、343.9 K、343.6 K。当热点面积为0.25 mm~2时,仅考虑芯片温度的情况下,MPFC-BP在热点热流密度为800 W/cm~2时,最高温度已经达到了360 K。而MPFC-BP48、MPFC-BP2244及MPFC-BP264在热点热流密度为1000 W/cm~2时的壁面最高温度仅分别为354.0 K、352.0 K以及351.4 K。研究发现,不管是否存在非均匀热点,MPFC-BP2244因其窄通道内均匀分布的针肋群使整个微流道均匀分成了5个区域,局部换热能力增强,微流道整体换热性能显著提高,具有最优的换热效果。本文采用实验与数值研究相结合的方法,深入研究了含窄通道的低压损梯级分布针肋微流道的流动及换热特性,获得了较好的微流道低压降损失与高换热性能,为利用高性能微通道散热器实现高热流密度电子芯片热管理问题提供了一种新的思路和理论依据。