随着电子设备性能的提升与集成化程度的提高,散热问题逐渐成为制约其性能发挥的关键因素,现有应用最广泛的空气冷却方式难以满足日益增长的散热需求,开发新原理小型高效散热元件的重要性逐渐凸显。传统压电气泵输出流量较大,但相比于压电材料的高频响,配流阀制约了其响应频宽,输出流量也难以进一步提升。基于合成射流原理的压电气泵无需配流阀结构,无需专门储存工作气体的设备,可以实现连续高速的射流输出,成为解决传统压电气泵问题的一条可行途径。在散热系统中,合成射流式压电气泵作为散热元件也有着广阔的应用前景。本文根据国内外对压电气泵以及合成射流器件的相关研究,在单泵腔合成射流式压电气泵的基础上提出了一种双压电振子驱动的双泵腔合成射流式压电气泵,并分别对两种合成射流式压电气泵的流量特性展开了理论、仿真与实验研究。首先,对合成射流式压电气泵所涉及的基础理论进行了研究,介绍了压电效应与压电方程,给出了压电振子的振动分布规律以及振动造成体积变化的计算公式;介绍了合成射流原理,给出了合成射流形成的条件与具体表达式。其次,分别设计了单泵腔与双泵腔的合成射流式压电气泵,确定了关键的结构尺寸,分析了不同结构形式对应的工作原理与工作过程。通过COMSOL Multiphysics仿真软件建立了单泵腔/双泵腔合成射流式压电气泵的流固耦合仿真模型,获得了不同工作阶段下对应的流场分布与输出流量,分析了各关键结构参数对输出流量特性的影响,为实验研究奠定基础。再次,加工了单泵腔/双泵腔合成射流式压电气泵的实验样机,开展了输出流量与结构优化研究。实验结果表明:单泵腔合成射流式压电气泵优化前的最大输出流量为2.10L/min,优化后为2.79L/min,提升了32.9%;双泵腔合成射流式压电气泵在上泵腔进气口开放,驱动信号反相的情况下达到最大输出流量2.43L/min,介于优化前后的单泵腔合成射流式压电气泵之间。最后,利用输出流量最大的实验样机作为散热元件,搭建了散热开环检测与闭环控制系统,研究其对额定功率16W的加热器的散热效果。实验结果表明:散热距离为60mm时效果最佳,可以使加热器表面温度下降32.5%;闭环控制系统可以将加热器表面温度控制在设定区间内。论文的主要创新工作为:针对大流量散热元件的需求研制了合成射流式压电气泵,不同于现有研究得出的压电振子一阶谐振频率是压电气泵最佳工作点的结论,本文通过实验研究发现压电气泵的最大输出流量出现在更高阶的谐振频率处。在这一发现的基础上优化关键结构参数,可以在外形尺寸保持不变的情况下进一步提升其输出流量,优化后的压电气泵能够在散热系统中展现出较好的实际应用效果。