脉动热管（pulsating heat pipe,PHP）因其结构简单,无毛细芯,具有很高的导热性能、热流密度大和适应性强等优点,在微电子邻域有着极大的研究前景。目前针对脉动热管的研究主要集中于等管径结构,通过实验研究发现,部分变截面脉动热管可以通过提高工质的自激励性从而提高其换热性能,但目前相关的理论研究较少。为分析变截面结构对脉动热管换热性能的影响,本文提出了一种两管径式脉动热管,发展了适用的理论模型,对两管径式脉动热管振荡和传热特性了分析,主要工作如下:首先本文基于质量-弹簧-阻尼模型,结合工质传热传质现象,构建了适用于本文模型的两相流-气液塞模型。设计了对应的数值计算方法,采用MATLAB进行数值求解,通过将数值计算结果与实验结果对比证明了本文模型的正确性。其次,本文分析了形阻对两管径式脉动热管换热性能的影响。结果表明:两管径式脉动热管的结构可以通过改变形阻有效提升脉动热管的自激振荡机制,从而影响脉动热管的换热性能。同时,本文对管内工质两相流态的演变及其换热特性都进行了准确分析,发展了适用于两管径式脉动热管蒸发段换热系数的经验公式,并与实验结果和VOF模型的局部模拟结果分别进行对比,证明了经验公式的准确性。最后,对两管径式脉动热管进行两相流态与形阻的耦合研究,分析了两管径式脉动热管的换热特性变化。结果表明:两管径式脉动热管振荡特性与换热特性受到截面比（β）和基础管径(deff)的影响,β越小,deff越大则热阻越小,换热性能越好。研究结果表明:采取合理的两管径式脉动热管结构能够很好地通过提高工质的自激励性从而提高其换热性能。本文所提出的两相流-气液塞模型能够对两管径式脉动热管进行很好的理论指导,对其他变截面脉动热管的设计有一定的借鉴意义。