微机电及微电子技术深度发展,热流密度骤增,要求匹配效率更高,体积更小的换热设备。螺旋细通道以其离心作用产生的二次流以及小尺寸效应备受青睐,加入扰流装置和使用纳米流体工质,可以从增强流动紊乱程度和提高传质传热效率两方面改善其传热特性。本文首先建立了普通螺旋细通道和不同凹穴结构参数螺旋细通道的夹套换热装置三维物理模型,针对模型中流体的传热和流动特性进行了数值模拟研究。对比了排布凹穴结构螺旋细通道与普通结构螺旋细通道之间的传热和流动特性,分析了研究对象的努塞尔数、流动阻力系数、热阻、场协同数以及综合性能评价因数,探究了研究范围内的最佳凹穴结构尺寸。结果表明:本文研究的尺寸中,除了 d=3.6mm,d/l=1:1的凹穴结构螺旋细通道综合性能评价因数随雷诺数的增加一直减小以外,其他几种情况均随着雷诺数的增加而先增大后减小。并且通过对比,确定了 d=3.0mm,d/l=1:2时,凹穴结构螺旋细通道的综合性能评价因数最高。随后,按照前文数值模拟所得的最佳凹穴结构参数,并结合实际加工条件,通过机加工制得两种不同结构螺旋细通道夹套装置。以纳米流体和去离子水作为换热工质,对两种螺旋细通道的传热特性进行了对比研究。结果表明:凹穴结构螺旋细通道在雷诺数大于5000时,努塞尔数大于普通螺旋细通道。水基A12O3纳米流体在质量分数为0.1%和0.2%时,对螺旋细通道的传热特性有所抑制,质量分数1.0%的水基Al2O3纳米流体对其努塞尔数有所回升。