脉动热管因其结构简单、传热性能好、适应性强等优点,成为一种应用在电子元件冷却和空间控热领域的新型高效传热元件。目前,脉动热管工作过程中的气液两相流动和传热传质现象还未得到充分揭示,综合考虑气液两相流动、相变传热传质、界面运动及变化,本文建立脉动热管内气液两相流动与传热的非稳态理论模型并进行数值模拟。数值模拟了不同工质(水、乙醇以及甲醇)多回路脉动热管在不同充液率(20%~80%)和不同加热功率(10 W~60 W)工况下的气液两相流动与传热传质过程,分析了脉动热管内工质初始流型变化,流动与传热传质过程中出现的气泡长大、合并等气液两相流行为及稳定循环流动;根据脉动热管的温度波动曲线,分析影响脉动热管启动时间和传热热阻的因素。研究结果表明:脉动热管运行过程中会形成稳定的单向循环流动;脉动热管的启动时间随着加热功率的增加而减小,且减小趋势变缓。水的启动时间随着充液率的增加先减小后增加,最佳充液率在40%~60%之间。在相同充液率和加热功率工况下,水的启动时间最长,乙醇次之,甲醇的启动时间最短;不同充液率下,水的热阻值均随着加热功率的增加而逐渐减少,20%充液率,加热功率为10 W时的热阻最大,50%充液率,加热功率为60 W时的热阻最小。乙醇和甲醇的热阻随加热功率的变化趋势与水一致,均随着加热功率的增加而逐渐减少且热阻的减小趋势变缓。相关研究成果可为实际工程中脉动热管的设计提供理论支撑,根据脉动热管的特性,设计了两种脉动热管应用方案。