随着微机电技术（MEMS）的迅猛发展,微通道等微流体器件因其结构紧凑及换热效率高等特点成为了目前解决电子器件散热问题的可靠技术。在微尺度中,壁面粗糙度成为了影响微流体器件性能的主要因素之一。全面了解壁面粗糙度对流体流动换热特性的影响规律,可以为微流体器件的设计方案和性能改进提供依据。本文主要对微通道壁面粗糙度的影响机理进行系统和全面的探究,分析了在壁面粗糙度影响下微通道中层流流体的流动换热规律。研究内容和结论如下:构建了带有正弦粗糙元结构的圆形微通道模型。采用理论方法摄动法建立了该模型中层流充分发展区流体的泊肃叶数（Poiseuille number,Po）与粗糙度ε、波数λ的定量关联式;数值结果表明,Po随相对粗糙度的增大呈近似二次幂增长,随波数的增大呈近似线性增长,相对粗糙度及波数是影响流场的两个重要因素。针对壁面粗糙度影响下流体的流动特性,通过数值模拟全面地分析了粗糙元参数（相对粗糙度ε、波数λ）及雷诺数（Reynolds number,Re）对速度分布、压降、泊肃叶数Po的影响规律。研究发现,近壁面流体流动方向发生变化,沿流动方向流体的压降增大;在所研究的相对粗糙度及波数范围内,轴线速度随相对粗糙度及波数的增大而增大;流动阻力特性参数泊肃叶数Po的数值模拟结果和解析解结果较为吻合,粗糙微通道内流体输运特性受粗糙元影响较大,且相对粗糙度及波数越大,壁面形状的变化程度越剧烈,流体流动受到的阻碍越大,流动阻力越大,泊肃叶数Po越大;雷诺数Re对泊肃叶数Po也有一定的影响,但影响作用非常有限。针对壁面粗糙度影响下流体的换热特性,研究了恒热流及恒壁温两种边界条件下粗糙元参数（相对粗糙度ε、波数λ）及雷诺数Re对温度分布及努塞尔数（Nusselt number,Nu）的影响规律。微通道壁面粗糙度的存在可以强化流体的换热,相对粗糙度及波数增大,会增强对管内流体的扰动并增大散热面积,使传热性能增强。引入综合传热因子PEC对粗糙微通道的综合传热性能进行评价,发现在两种热边界条件下,粗糙微通道的综合传热性能相比光滑微通道均得到了改善,该结论对于粗糙微通道散热器的功能优化有一定的指导意义。