随着电子设备向着集成化、微型化的发展，其功率密度越来越高，由此引发的一系列热问题严重影响了电子设备的稳定性。微通道散热技术作为一种高效的散热技术手段，在高热流密度的电子设备散热中有着巨大的潜力。提高微通道换热性能的手段也越来越多，但这些方法存在着一个不可忽略的问题，即提高微通道换热能力的同时必然会带来微通道压降的提升，从而增加泵功消耗。为了缓解这种问题，本文将换热器领域常见的肋片与多孔介质相结合，并通过肋片的排布方式、形状及微通道结构三个方面探究提升微通道综合性能的方法，为电子设备的散热技术探索了新方案。
　　首先，本文采用数值模拟的方法研究了带有固体和多孔结构肋片的微通道的传热特性和流动特性，研究了不同的肋片布局方式对微通道传热流动的影响。结果表明，具有固体和多孔肋片的微通道的热性能要比没有任何肋片的微通道的热性能好得多，但同时压降也有较大的上升。此外，在相同的肋片布局下，固体肋片微通道的压降和摩擦系数大于相应多孔结构肋片微通道的压降和摩擦系数，且当用多孔结构肋片替换固体肋片时，肋片位于微通道中间、对称和交错分布于两侧的微通道压降分别降低了约67％，57％和12％。从速度和流线分布上可以观察到固体肋片后方形成了漩涡和二次循环流，并且多孔区域中出现了非均匀分布的速度，这都加剧了流体的混合，增强了流体的扰动，进而提高了对流换热性能。此外，还运用场协同原理分析了不同微通道速度场和温度梯度场的协同性，具有多孔结构肋片的微通道显示出更好的协同作用。在综合性能评估上，具有对称多孔结构肋片和交错多孔结构肋片的微通道表现出了最佳的综合热力和水力性能。
　　其次，本文在微通道内设置了一系列不同截面形状的肋片，包括圆形、正方形和正六边形，并研究了截面形状对微通道内传热和流动性能的影响。同时，本文基于六边形截面肋片在微通道内应用了分形结构，并对六边形截面肋片与分形结构肋片的传热与流动特性进行了比较。从传热特性来看，固体圆形截面肋片的微通道努塞尔数最小，传热性能最差;多孔分形结构肋片微通道的努塞尔数最大，换热性能最好。在相同肋片形状下，多孔结构片可以增加微通道的努塞尔数，但效果不显著。分形结构能显著改善微通道的传热性能。从流动特性来看，在所有固体肋片的微通道中，具有固体分形肋的微通道表现出最强的传热性能，但其压降最大，其次是具有圆形截面肋片、正方形截面肋片和六边形截面肋片的微通道。分形结构虽然能强化微通道的传热，但与六边形肋片相比，具有固体分形结构的微通道的压降增加了108.4％～140.8％。用多孔材料代替固体肋片后，圆形截面肋片、正方形截面肋片、六角形截面肋片和分形结构肋片的微通道压降分别降低56.5％～59.7％，66.5％～67.7％60.5％～61.5％和81.1％～81.7％。综合性能方面，多孔分形肋片微通道的j/f因子保持最大，综合性能最好。
　　最后，针对双层微通道的强化传热问题，研究了沿流动方向肋片尺寸的变化、多孔肋片的孔隙率变化以及上层肋片尺寸的变化对双层微通道传热和流动特性的影响。从沿流动方向肋片尺寸变化的影响来看，当肋片尺寸沿流动方向逐渐增大时，肋片尺寸的变化对微通道的传热和流动性能影响不大，双层微通道的综合性能没有得到改善。对于具有多孔肋片的微通道，当肋片的孔隙率沿流动方向变化时，与孔隙率保持不变的微通道相比，其传热和压降基本保持在同一水平，综合性能相近，沿流动方向改变孔隙率也不能有效地提高双层微通道的综合性能。对于多孔肋片微通道，与上下层肋片尺寸相同的双层微通道相比，上层肋片尺寸较小的微通道传热性能略有下降，但压降明显降低，j/f因子提高了8.2％～10.8％，综合性能得到有效提升。因此，通过在双层结构微通道中添加肋片强化换热的同时，将上层通道肋片尺寸适当减小有助于提高双层微通道的综合性能。