微型热管性能高效,几何结构形貌多样。如何进行微型热管的选型和结构优化是工程实际中亟需解决的问题。国内外学者对多种结构的微型热管开展了大量研究工作,然而这些研究大多是对比同一类型微型热管结构工作参数变化或结构改进对传热性能的影响,很少有研究对比不同种类微型热管结构的性能,所以本文选取已有文献中传热性能佳且运行稳定的波形脉动热管、径向脉动热管和微槽平板热管三种结构作为研究对象。采用Mixture三维非稳态模型对比了三种微型热管相同热负荷情况下的热阻、壁温、启动时间、稳态轴向温度分布和气相体积分数。结果表明三种热管传热特性各有优势,波形脉动热管热阻最低,径向脉动热管蒸发段稳态平均壁温最小,微槽平板热管烧干失效风险最低。为了确定优化对象,在以上数值研究的基础上,采用层次分析法与方差离散性判断法相结合的多准则综合评价法计算了不同热负荷情况下三种微型热管结构综合性能的优先级评价值,结果表明微槽平板热管综合性能最好,选为优化对象。实验研究了不同热负荷和冷却水流量情况下两种微槽平板热管的传热性能,结果表明实验工况下微槽宽高比较大时热阻更小,但当微槽宽高比较小时蒸发段最高壁温更低,在极高热负荷下仍可将壁温控制在较低范围。在上述数值和实验研究基础上,本文提出了一种渐变宽高比的新型微槽平板热管结构。为了验证该新型结构对微槽平板热管综合性能的改善效果,基于VOF（Volume of Fluid）方法和新型分域式数学模型,建立了三维非稳态数学模型。结果表明,相对于最初文献调研选定的微槽平板热管结构,模拟工况下该新型热管热阻降低了18.01%-39.34%,蒸发段稳态平均壁温降低了2.09%-5.50%,蒸发段最大温差降低了38.45%-56.80%,启动时间加快了21.38%-44.15%。另外,通过多准则综合评价法算得该新型热管的优先级评价值更高,结构优化效果明显。