相变换热是一种高效的换热方式,不仅作为解决当前微电子机械系统散热问题的一种重要手段,也是众多微型电子设备运行中经常发生的一种换热形式。如微型热管(MHP)、毛细泵回路(CPL)、回路热管(LHP)、微槽群等装置均通过相变换热实现了高效热传递。相变换热同样在热控制中起到了重要的作用,如高功率短脉冲激光器冷却、航空航天热控制等领域得到了广泛应用。众所周知,随着尺度的不断微细化,表面和界面对液态工质的影响作用增强,通道内工质的流动与传热机制对比常规尺度有明显的不同,比如得到强化的表面效应,毛细效应,层流效应以及快速热传导效应都对于传热传质有重要影响。相比常规尺度,微通道中的液态工质相变换热过程是一个复杂的非稳态、多尺度、多物理场耦合的传热传质问题,其机理尚未被完全揭示,进一步揭示微细通道相变换热机制以实现高效传热和快速冷却成为传热学界的研究热点之一。众多实验研究表明薄液膜厚度以及薄液膜内工质微流动与振荡相变换热过程有直接的关系,所以对薄液膜厚度参数的精确测量以及薄液膜内的工质微流动对于进一步理解微通道中工质相变换热过程有直接的帮助。通过各种测量技术所得到的数据进一步完善理论研究和数值模拟。然而,由于传统测厚方法以及可视化观测方法观测尺度大,精确度不足,并且测得数据有限,难以满足对于微通道中工质气液界面尤其是三相接触线附近液膜进行可视化研究。基于上述原因,本次研究将可视化观测实验与厚度测量实验相结合,利用全内反射荧光显微技术(TIRM),组建了振荡薄液膜可视化研究试验台,并在此基础上,实现了可视化观测与液膜厚度测量同步进行。主要工作包括实验系统的搭建、试验件的定制,以及所得数据误差分析。本研究利用MnPTV测量系统,对不同尺寸方形石英微通道内工质振荡流动过程中三相接触线附近区域的流动进行了定量观测,计算出了薄液膜厚度,液膜运动速度以及液膜内部液体微流动轨迹等数据。实验结果表明,在振荡过程中,液膜的运动速度并不是均匀对称,当振荡频率增加时,液膜运动响应时间明显缩短。同时,毛细系数与液膜厚度有直接的关系,当振荡频率较低时,毛细系数较小,液膜厚度分布与泰勒公式较为符合结果,随着振荡频率的增加毛细系数明显增大,与传统经验公式有较大的误差。并且研究了液膜振荡频率与液膜在加速运动和减速运动过程当中的关系,以及不同振荡频率下,薄液膜内部液体微流动(Marangoni流动)变化规律,对于预测和改善微通道中的工质换热有直接的作用。