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电子设备向着小型化、高集成化方向发展,面临着热流密度高、温度分布不均匀的危险,从而降低了电子设备的寿命和可靠性。微通道散热器在高热流密度电子器件的散热方面得到了广泛的关注,成为新一代芯片散热技术的首选。而树状仿生结构是是自然进化演变出的能量消耗较小的结构,具有较高传热传质能力。树状微通道散热器（Tree-like microchannel heat sinks,TMCHS）具有较高的换热性能和较低的压降（?P）,是改善微通道散热器综合性能的有效选择。本文基于以上背景设计了一种分形次数N=3,分形角度θ=45°的TMCHS。基于FVM（Finite volume method）方法,对不同结构的TMCHS的流动特性、传热特性,进行了数值模拟研究。通过对比分析得到综合性能最好的散热器,为进一步强化TMCHS的换热性能提供相应的参考。首先研究了不同微通道尺寸对TMCHS流动特性、传热特性的影响。通过改变TMCHS的高（H）,得到了综合性能最好的TMCHS（W1=0.6,H=0.9）,加热面的最高温度相比TMCHS（W1=0.6,H=0.5）下降了4K,平均整体性能系数达到了1.12。TMCHS（W1=0.6,H=1.0）的平均努塞尔数(Nuave)最高,相比于TMCHS（W1=0.6,H=0.5）的Nuave最高增加了13.83%,但是在这种情况下?P较大,整体性能系数（η）小于TMCHS（W1=0.6,H=0.9）,也说明增大换热面积不一定能提高换热能力。其次通过在TMCHS（W1=0.6,H=0.9）的基础上改变微通道的宽（W）,发现TMCHS（W1=0.8,H=0.9）具有最高的η=1.4,最低的?P、热阻（Rz）,最高的Nuave,相比于TMCHS（W1=0.6,H=0.9）的Nuave最高增加了15.39%,是改变W中综合性能最好的散热器,也说明改变W对整体性能的提升更明显。其次在TMCHS（W1=0.8,H=0.9）的基础上,通过引入流动干扰技术,研究不同形状及数量的空腔与树状微通道耦合对其流动特性、传热特性的影响。由于空腔与树状微通道的耦合效应,空腔的长度越长?P越大,空腔的数目越多?P越大,换热性能也越好。空腔数量为5的TMCHS-X的?P相比于TMCHS,在平均雷诺数Reave=1200时,增加了9.13%;在Reave=100时,增加了1.96%;TMCHS-X的Nuave从没加空腔的5.63-18.99提高到了5.65-22.88,提高了0.4%-20%;TMCHS-X的最低Rz从没加空腔的0.269减少到0.218,减少了19%;最高的0.907减少到0.882,减少了2.8%。TMCHS-X最大的η达到了1.177,与空腔数量为3的TMCHS-X相比,增加了4.719%。空腔数量为5的TMCHS正优化的工况要多于空腔数量为3的TMCHS,且数值更大。综合考虑,空腔数量为5的TMCHS的综合性能要高于空腔数目为3的TMCHS。其中空腔数量为5的TMCHS-X是综合性能最好的散热器。最后研究了不同形状及数量的侧肋与树状微通道耦合对其流动特性、传热特性的影响。由于侧肋与树状微通道耦合效应,侧肋的宽度越宽?P越大,侧肋的数目越多?P越大,换热性能也越好。侧肋数量为5的TMCHS-TL的?P相比于TMCHS,在Reave=1200时,增加了236.48%;在Reave=100时,增加了115.65%,比加入空腔的TMCHS高了很多。侧肋的宽度对TMCHS的换热性能影响很大,无论是侧肋数量为5的TMCHS,还是侧肋数量为3的TMCHS,TMCHS-TL的Nuave都是最高的,TMCHS-EL的Nuave都是最低的。以侧肋数目为3的TMCHS-TL和TMCHS-EL为例,其中TMCHS-TL的Nuave从没加侧肋的5.63-18.99提高到了5.96-30.65,提高了5.83%-61.40%;TMCHS-EL的Nuave从没加侧肋的5.63-18.99提高到了5.64-24.86,提高了0.1%-30.1%。侧肋与树状微通道的耦合效应明显能强化换热。TMCHS-XL是综合性能最好的散热器,最大的η达到了1.185。侧肋数量为3的TMCHS正优化的工况要多于侧肋数量为5的TMCHS,其中最大的η达到了1.185,相比与侧肋数目为5的TMCHS增加了0.4%。再考虑结构的复杂程度,侧肋数量为3的TMCHS完全能代替侧肋数量为5的TMCHS。其中侧肋数量为3的TMCHS-XL是综合性能最好的散热器。综上所述,改变微通道的尺寸以及在流道侧壁加入空腔、肋片是强化TMCHS换热性能的有效途径。改变树状微通道的尺寸对换热性能的影响较大。空腔和侧肋与树状微通道耦合都能很大程度强化换热,其中侧肋的强化换热的能力更强,较少的侧肋数目就能达到效果,而空腔的强化换热的能力稍弱,需要较多的空腔数目才能达到效果。总的来说,侧肋数目为3的TMCHS-XL是所有优化的结构中,综合性能最好的,适用范围最广的。本文的工作为TMCHS的强化换热提供了参考。