随着微电子技术的迅速发展,先进设备与器件的热负荷在不断提高,传统冷却器的设计与制作已经无法满足现代技术飞速发展的要求。微加工技术的进步,使一些基于不同传热机理、性能优越的微型热沉不断涌现,流体横掠微型针肋阵列冷却热沉便是其中的一种。流体横掠微针肋阵列热沉具有的基本结构是在微通道内敷设针肋阵列,针肋的引入不仅能对介质的流动起到扰动作用,而且还能很大程度地增加有效传热面积。由于针对微尺度下流体横掠针肋阵列冷却热沉的研究尚处于起步阶段,因此本文以去离子水为工质,选取了不同形状、不同高径比的三个叉排布置针肋热沉,对其流动和换热特性进行了实验研究。关于流动特性的研究表明:在相同的针肋密度下,较小的针肋会产生较大的压力降;流量增大,针肋形状对流动的影响增加;宏观尺度横掠长圆管束的关联式并不能应用于微尺度下;端壁效应的存在增大了摩擦阻力系数;在雷诺数处于80-130范围时,摩擦阻力系数随Re数的变化关系出现转变,研究此区域的流体横掠针肋阵列特性非常必要。关于针对菱形针肋热沉传热特性的研究表明:在热流密度106W/m2的情况下,热沉仍能保持较低的壁面温度;冷却液的雷诺数对热沉换热性能的影响非常显著;热沉的总热阻随泵功的增大而降低,随泵功的不断提高,热阻的变化趋于平缓,对流换热热阻在总热阻中所占比例较小。关于不同热沉传热特性的对比分析表明:菱形针肋热沉努塞尔特数对雷诺数的依赖性要大于圆形针肋热沉;在定流量下,菱形针肋热沉的换热性能要高于圆形针肋热沉;在定泵功时,尺寸较大的圆形针肋热沉在较小的泵功下就能达到好的冷却效果;菱形针肋热沉具有较好的换热性能,其非流线型结构并没有带来巨大的泵功损耗。从研究结果看,流体横掠微针肋热沉性能非常优越,可以作为紧凑式微型换热器发展的方向之一,应该引起足够的研究和重视。