微通道热沉以其良好的传热性能已被广泛地应用于电子设备的散热过程,本文以微电子元件散热为背景,以去离子水为冷却流体,在层流状态下采用CFD技术对微通道圆盘热沉、微通道方形热沉、中心回流式树形微通道热沉进行模拟计算,获得在不同条件下微通道热沉流动传热的影响规律,并基于场协同与(火积)耗散理论对微通道热沉的流动和传热特性进行优化分析,探讨其流动传热机理和影响机制,为微通道热沉的优化设计提供理论依据。数值模拟结果表明:(1)在模拟的层流范围内,随着Re增大,各热沉的流动传热特性趋于优化,传热效率逐渐提高;(2)在不同回流方式下,中心回流式微通道圆盘热沉具有最佳的传热效果、最高的传热效率,边缘回流式微通道圆盘热沉具有最差的流动特性;而中心回流式微通道方形热沉具有较好的传热效果,较差的流动特性,较高的传热效率;(3)中心回流式微通道圆盘热沉在不同的微通道分支数n下,n越大,热沉的传热效果越好,流动特性越差,传热效率越高;(4)中心回流式微通道方形热沉在微通道为上层内切圆半径-下层外接圆半径时,热沉的传热效果较好,流动特性较差,传热效率较高;(5)对于中心回流式树形微通道热沉,在不同热沉形状下,中心回流式树形微通道圆盘热沉的传热效果较好、流动特性较差,传热效率较高;(6)在不同热流密度q下,q越大,热沉的传热效果越差,流动特性越好,传热效率越低。