随着科学技术的发展,高端设备的精度要求越来越高,尤其是电子器件,对温度变化越来越敏感。例如雷达TR组件这样的设备,对最高温和温差都有要求。基于微通道的流道设计已经能满足其温度上限的需求,但器件间的温度差异过大依旧会影响设备的使用性能,因此,均温优先的设计需求逐渐得到重视。本文在菱形雪花构型研究的基础上,依照单元化流道的设计思想,提出了等温度和变尺寸两种优化方向。在等温度方向,设计了一种底部供水的三段分层微通道结构,通过流量调控可以实现良好的均温散热效果;在变尺寸方向,设计了一种尺寸渐变的均温散热微通道结构,实现了较好的热面均温能力。完成了均温散热测试系统的搭建与三段分层微通道冷板的加工测试。具体工作如下:根据对流换热公式,探究了流道内不同因素对散热能力的影响,选择了铜作为流道材质,去离子水作为流体工质,并最终确定了菱形雪花的基础构型。在等温度的设计中,根据空间限制条件确定了底部供水的三段式结构,将流道分为三段分别供水,通过调节流量实现了良好的均温散热能力,随后使用点热源模拟通用场景,仿真得到该场景下冷板的均温散热性能。在变尺寸的设计中,先以三段分层微通道为基础改进得到了三段渐变微通道,仿真证明了变尺寸流道均温性能优异的特点,随后分析了0.5mm-1mm不同流道尺寸下热面温度、水温和距离的关系曲线图,提取不同流道热面温度相同的点,以此为基础设计渐变流道的尺寸分布,然后仿真分析渐变流道在热源下的温度响应,对渐变流道作进一步改进,得到了最终的均温能力良好的尺寸渐变微通道冷板。在实验环节,设计并搭建了一套液冷循环散热系统,包括高热流密度热源工装、流道工装、系统液路、冷端散热、测试仪器;探索并实现了三段分层微通道冷板的加工,测试了该结构在均匀高功率热源和两个点热源情况下的散热能力,证明了该结构具有良好的散热能力和均温能力。