脉动热管是一种新型、高效的传热元件,本文旨在探求各种影响因素与脉动热管扩热板性能之间的关系,主要从实验和理论分析两个方面进行了研究,研究工作包括:(1)设计加工了两种不同形式的脉动热管扩热板,即嵌入式脉动热管扩热板和角管脉动热管扩热板。建立了脉动热管扩热板的性能测试实验台,对这两种不同形式的扩热板进行性能测试;研究了嵌入式脉动热管扩热板的启动特性;分析了加热功率、倾角、充液率、工质、加热面积及加热位置等因素对脉动热管扩热板传热性能的影响。(2)对于嵌入式脉动热管扩热板,实验达到的最大热流密度为32W/cm~2;存在最佳加热功率和最佳充液率,不同工质对应的最佳加热功率和充液率不同,丙酮和FC-72的最佳充液率分别为36%、67%。热管受重力的影响比较大,底加热时热管的性能最好,此时丙酮、甲醇以及FC-72的最小传热热阻分别为0.5K/W、0.57K/W和0.4K/W。加热面积和加热位置对热管性能的影响很小。(3)对于角管脉动热管扩热板,实验热流密度最大可达26W/cm~2;小充液率(如20.9%)时,热管的性能较好,热阻最小为0.195K/W;底加热时的传热性能最好;在不同的倾角下,热管对应的最佳传热量不同,倾角为90°、60°及30°时,对应的最小热阻分别为0.195K/W、0.25K/W和0.35K/W。(4)分析了脉动热管壁面温度波动的特征及成因。当壁面温度波动稳定时,内部工质的流动也较平稳,热管传热性能较好;当壁面温度波动中有较多的反相半波相对应时,内部工质的流动有徘徊和停顿的现象,热管性能下降。(5)对嵌入式脉动热管扩热板进行了数值模拟。应用求解导热反问题的方法,确定了嵌入的脉动热管的导热系数;模拟了嵌入式脉动热管扩热板的温度分布场;研究发现脉动热管的传热性能对扩热板整体性能的影响较大,而基板材料对扩热板的性能影响较小。(6)建立了角管脉动热管的稳态运行模型,得出了不同工况下,热管的流动特性和传热性能。计算结果表明:热管的传热热阻随着加热功率的增大而减小,随着当量水力直径的减小而增大,随着充液率的减小而减小;丙酮热管的性能优于乙醇热管。潜热传递量占总传热量的份额与工质的性质密切相关;热量传递以显热为主,潜热所占比例在40%以内。本文的创新性表现在:(1)设计加工了两种特殊尺度和结构的脉动热管扩热板,板体较薄,面积较大;采用了较新的工质灌注方法;(2)对嵌入式脉动热管扩热板进行了数值模拟,利用导热反问题的求解方法,求解了热管的导热系数,模拟了扩热板的温度分布场;(3)建立了角管脉动热管扩热板的稳态运行模型,分析了加热功率、充液率及工质等因素对热管流动和传热特性的影响,对实验具有一定的指导意义。