针对均匀背景热流条件下的散热问题, 构建了类叶状微通道矩形热沉模型, 基于构形理论, 在给定热沉体积与液冷通道总体积的约束条件下, 以热沉最高温度和压降最小化为目标, 以微通道单元数、主通道与分支通道的夹角、主通道与分支通道的管径比为设计变量进行了优化设计。结果表明: 通过增加微通道单元数、减小主通道与分支通道的夹角、采用较小的主通道与分支通道之管径比, 可以降低热沉的最高温度, 但是会增大压降损失。

高功率微波装置在运行时面临的高热流密度散热是当前热控必须解决的难题。微小通道热沉散热结构简单, 换热能力突出, 在一定程度上能够解决高热流密度散热的问题。但使用微小通道热沉散热时, 散热面温度在沿工质流动方向不断升高, 这对器件稳定运行不利。而射流冲击技术中流体垂直于热源喷射, 温度边界层薄, 温度梯度大, 换热效果强。将射流冲击技术与微通道热沉相结合, 不仅能提高换热系数, 增大换热量, 而且能实现良好的温度均匀性。对高热流密度下射流冲击微小通道热沉进行数值模拟, 分析不同射流孔径对其传热和流动特性的影响。结果表明, 增大远离出口处的射流孔径, 有利于提高传热效率和减小流动阻力。优化后的射流微通道热沉, 在质量流量为 14 g/s时, 换热系数接近 39 000 W/(m2·K)。

激光器工作时由于存在各种非辐射复合损耗和自由载流子吸收等损耗机制, 使注入到器件中的部分电功率转换成热耗散在激光器内, 直接影响激光器的效率和寿命, 因此散热处理一直是一个引人注意的焦点。采用微通道载体解决大功率半导体激光器阵列连续工作时散热问题, 通过ANSYS软件模拟优化结构参数, 实验测得了大功率半导体激光器阵列热阻。

对自行设计的插入式微槽道散热进行数值计算。重点研究了影响散热效果、槽道阻力的3个主要因素：流量、流体工质类型和插入肋片的接触方式。通过正交方法进行数值计算，给出了最优的槽道设计方式、流量和流体工质的组合，并计算了各个因素对散热效果的显著性水平。通过计算耗时和成本的比较，说明数值正交方法在优化设计方法上的优势。