1.     主要研究内容

本项目属于高热流密度微型器件对流传热强化技术领域。针对MEMS、大功率激光器等系统中高功率密度电子元器件高效散热的难点问题，基于计算流体力学与传热学、应用数学等学科的理论体系，对微通道换热器设计理论、方法及其关键技术应用开展了深入、系统的研究。项目主要研究内容包括：

（1）    基于仿生微通道构形理论的结构优化设计方法

（2）    高热流密度微通道强化换热理论及其计算方法

（3）    双层交错微通道结构热设计及其强化传热机理

（4）    基于熵产最小化高热流密度微通道热力学分析

2.     科学发现点

（1）结合仿生构形理论与拓扑优化技术，创新性提出一种仿生仿树状网拓扑优化结构；

（2）考虑多要素耦合的高热流密度微通道换热性能计算方法，获得微通道能量方程解析解；

（3）创新性提出双层交错微通道结构概念，揭示了该结构流动阻力特性与强化传热机理；

（4）结合热力学第二定律，创新性提出适用于双层高热流密度微通道结构的熵产最小化模型。

3.     科学价值

以上研究工作着眼于微尺度换热器换热特性研究，多方向拓展了微通道换热理论与设计思路，系统发展了高效换热器换热机理与优化方法，揭示了整体式结构布局优化的对流动强化传热的影响，提出了微尺度换热器换热能量方程解析解和强化对流换热机理，实现高热流密度微型换热器设计从传统经验设计到科学理论设计的本质提升。对高流速换热器工业设计提供重要参考价值，为多尺度紧凑高效换热器提供科学指引。为微尺度高效换热器精密设计与优化提供了引导方向。

4.     同行引用及评价

项目工作得到了中国科学院赵天寿院士、中国科学院何亚玲院士、国家杰出青年基金获得者清华大学刘静教授、国家杰出青年基金获得者华北电力大学王晓东教授、973首席专家海军工程大学陈林根教授、国家优秀青年基金获得者西安电子科技大学张逸群教授、Int. J. Heat and Mass Transfer编委美国加州大学河滨分校K. Vafai教授、ASME Fellow瑞典隆德大学B. Sunden教授、ASME Fellow罗彻斯特技术学院S.G. Kandlikar 教授IEEE期刊副主编新加坡国立大学P.S. Lee教授、国立台北理工大学W.M. Yan教授等国内外著名研究学者的高度评价。

5.     发表著作及他引概况

本项目具有丰富的学术成果和鲜明的学术创新性，在传热传质、动力能源等领域国际顶级期刊 International Journal Heat and Mass Transfer, Energy, Applied Thermal Engineering, International Journal of Thermal Sciences, Numerical Heat Transfer Part A-Applications, ASME Journal of Thermal Science and Engineering Applications上发表相关SCI学术论文累计30余篇次，其中，4篇曾入选ESI高被引论文；相关文章被 SCI 引用179次，Web of Science核心合集被引频次189次，相关工作具有相当的学术价值，在国内外同行业领域产生了积极且重要的影响。

6.     工程应用情况

项目研制的分布式微通道热控技术、微通道换热器底板温度均匀性设计方法及技术在中国电科相关研究所得到了应用，典型的应用有：1)中国电科38所：“Ka频段通信相控阵天线结构热控一体化高效散热”。将微通道/迷你通道散热应用于相控阵雷达T/R组件散热，利用拓扑优化手段，有效解决了相控矩阵多离散点热源均匀性问题，38所认为：“有效解决了相控阵天线多离散热源的均匀性问题，在相控阵天线热控技术方面取得了突出成绩”；2)中国电科18所：“锂原电池热特性测试与热设计”。针对锂原电池在高倍率放电的物性参数测试及发热量测试难题，项目组使用多入口多出口的设计手段，利用双蛇形微通道换热器来测试锂原电池高倍率放电发热量的新测试方法，有效消除了绝热环境下测试时电池温度过高而潜在的安全隐患问题，解决了ARC设备无法准确跟踪电池非线性温度的难点问题，18所认为：“该成果有效解决了电池高倍率放电发热量测试中所存在的电池过热问题”。