マイクロ電子デバイスの電力密度が継続的に上昇するにつれて、熱放散は性能を制約するボトルネックとなっている。矩形マイクロチャネルは熱交換面積が大きいものの、純粋な圧力駆動下の流れは主に層流であり、熱境界層が性能向上を制限している。本論文は3次元数値モデルに基づき、異なる電極構成が流れ場および温度分布に与える影響を研究し、正電極の周期的増加配置方式を提案し、電場が流体に及ぼす作用機構を深く解明することに重要な意義を持つ。研究により、正電極の周期的増加配置がチャネル底部付近で周期的な「擬似粗さ」渦構造を効果的に誘発できることが示された。これらの渦は粘性境界層と熱境界層を強く攪乱し、壁付近の局所速度勾配を著しく増大させ、それにより対流熱伝達を強化し、全体の流速を向上させ、抵抗低減特性を改善する。境界層流速の面では、従来の滑らかなチャネルと比べて、周期的増加配置（構造1）が最も強化され41.6％に達し、均一配置（構造2）が次点で36.8％、周期的減少配置（構造3）が相対的に低く32％であった。この傾向は総合性能にも表れており、周期的増加配置と均一配置の総合性能評価指標値がそれぞれ90％と70％向上した。特に同じ印加電圧および放熱性能条件下で、周期的増加配置を採用すると圧力損失を大幅に66.7％低減でき、他の2つの構成より明確に優れた総合性能を示した。

電気流体力学;流動特性;熱伝達特性;境界層;電極