应用于大功率电力电子设备散热的毛细芯微槽蒸发器,具有主动提供输运动力、高冷却效率、高可靠性、较小体积等特点,已成为界面控温方案中应对高热流密度热控需求的重要换热设备。本文拟定电力电子行业常用高功率设备晶闸管作为单面冷却对象,建立毛细芯微槽蒸发器三维计算单元模型,利用ANSYS有限元分析软件对毛细芯微槽蒸发器进行稳态模拟研究。首先借助单相稳态数值模拟,分析了毛细芯微槽蒸发器的槽道宽度、槽道深度和翅片宽度三个关键结构参数对蒸发器流动与传热的耦合影响趋势,数值结果表明三个结构参数对于传热影响显著,其中小槽道宽度、高槽道深度以及小翅片宽度能有效提高流动换热性能,从而选定本毛细芯微槽蒸发器最佳槽道尺寸为Ww=0.7mm、槽道深度Hv=2mm、翅片宽度Wf=0.7mm。在最佳槽道结构下,分析了单相液冷过程中热流密度对于流动换热影响,从结果可知:不同热流密度时,供液流量增大虽能提升换热性能但进出口流阻同时显著激增。同时通过模拟得到单相液冷在热流密度q≤35.4 W/cm~2范围时蒸发器温度和流阻均可控制在较合理范围内。利用Mixture多相流模型对定热流密度工况下毛细芯微槽蒸发器内部蒸发的物理过程进行了研究,详细分析了供液流量、储液腔布置位置以及供液口位置等供液特性对毛细芯微槽蒸发器流动与传热过程的影响作用。得到了不同供液特性时蒸发器温度分布、速度分布、气液交界面位置以及变化趋势。供液特性仿真结果表明:入口供液流量对于蒸发器流动换热性能影响明显,流量越大蒸发器温度表现越佳,同时进出口流阻也会随之增大,气液交界面稳定位置抬升。因此存在最佳入口流量v=4.2m L/min,此时蒸发器受热面温度与进出口流阻满足要求,出口气相速度合理,气液交界面稳定在毛细芯内70%左右位置;储液腔位置对毛细芯微槽蒸发器的流动换热影响明显,其中底部布置储液腔的蒸发器在换热能力、受热面均温性以及进出口流阻方面更具优势;在底部布置储液腔情况下,不同供液口位置影响作用不明显。以上结论为提高毛细芯微槽蒸发器的流动传热特性、优化结构设计提供了参考数据。