随着芯片上单位面积内集成的晶体管数目成倍的增长,常规的冷却方式已经不能满足大功率芯片器件的散热需求,因此寻求高效的散热装置和散热介质已经成为业界的发展重点。微通道具有占用空间小,散热效率高以及可与芯片集成加工等优点,而新型的换热工质纳米流体具有良好的换热效果。因此将纳米流体与微通道技术结合,是解决高热流、高集成芯片器件新型热管理的良好途径。本文主要将蛇形微通道与水基氧化铝纳米流体结合,并对其流动散热性能进行研究。纳米流体稳定性是后续研究的基础,本文首先采用透射比法分析了纳米粒子和分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米流体稳定性影响分析,基于响应面分析方法,针对影响纳米流体稳定性的主要因素采用中心复合的试验设计方法。各因素对纳米流体稳定性影响显著性为:纳米粒子体积分数>SDBS质量分数>搅拌时间>超声时间。交互作用对纳米流体稳定性影响的显著性为:纳米粒子体积分数与搅拌时间>搅拌时间与超声时间>SDBS质量分数与超声时间>纳米粒子体积分数与SDBS质量分数>SDBS质量分数与搅拌时间>纳米粒子体积分数与超声时间。其次,进行了对水基氧化铝纳米流体流动散热实验的研究,主要分为两部分:1、搭建了纳米流体流动散热实验平台,实验平台主要由微通道散热系统、数据采集系统、热源系统三部分组成,主要设计了蛇形微通道和拧紧式微通道定位夹具,通过Labview对数据采集仪开发了图形界面。对实验平台进行了热平衡计算,偏差低于5%,验证了实验平台可靠性良好,能够满足后续实验数据的准确性。2、基于实验平台,研究了体积分数为0.1%-0.5%的纳米流体的流动散热性,分析纳米流体流动散热实验结果所得:(1)从换热特性来看:纳米流体的壁面温度比去离子水的壁面温度最高低2℃,纳米流体的努塞尔数为去离子水的1.12倍到1.66倍,表明水基氧化铝纳米流体的强化换热效果显著;(2)从流动性来看:实验中纳米流体流动阻力为去离子水的1.02倍到1.80倍。表明水基氧化铝纳米流体存在功耗增加的弊端;(3)从综合性能来看:实验中所用的纳米流体性能强化传热因子均大于1,强化换热效果均好于去离子水,体积分数为0.4%的纳米流体平均强化传热因子为1.4,综合性能最佳。最后,以上述实验为基础,以体积分数为0.4%的纳米流体作为冷却工质,对蛇形微通道结构进行仿真分析可知,随着流道间距的增加,芯片表面的温度随之上升,压降随之下降。由蛇形微通道的结构优化分析可知,流道间距为4mm时,微通道的流动散热性能最佳。