寻求高效的节能方法是应对日益严重的能源问题的有效途径。而脉动热管作为一种结构简单、体积小、效率高、适应性强的新型传热元件,在强化传热、节能减排等各个领域应用日益广泛。目前对脉动热管的研究主要集中在实验以及数值模拟两方面,对管内工作流体的对流换热、导热以及相变等多种物理过程与脉动热管运行机理间的联系研究的不够透彻。为更加深入的研究脉动热管的工作机理,本文从管内工质的流动与传热以及流体动力学角度,建立了两种类型的理论模型,为脉动热管在工程实践中的应用提供了理论依据。首先,基于脉动热管的热对流偏微分方程组,同时又应用了分离变量法、伽辽金法等,建立了含潜热两相流单环闭式脉动热管的类Lorenz方程模型。将所建立的类Lorenz方程模型进行编程,通过模拟计算得到了脉动热管内工作流体的混沌特性参数,并对其运动特性及传热性能进行研究。其次,本文又考虑了脉动热管内气液两相流运动的非线性及相变等特性,建立了含两液柱的单环闭式脉动热管的弹簧-质量-阻尼流体动力学模型,对脉动热管的动力学特性及非线性特性进行了分析。最后,为了验证所建立的两种类型的脉动热管理论模型的准确性,本文还同时进行了脉动热管的实验及Fluent数值模拟研究,并将结果与理论模型所得结论进行对比,发现两者具有良好的一致性。通过对脉动热管两种理论模型的计算分析,以及对Fluent数值模拟数据和实验数据进行相空间重构,得到了含潜热两相流单环闭式脉动热管的分叉图、吸引子轨迹图以及李雅普诺夫指数值。发现单环闭式脉动热管内的工作流体呈循环与振荡相结合的运动状态,且随着加热功率的增加,脉动热管内工作流体的运动逐渐由低维混沌向高维混沌发展,传热特性逐渐得到提高。同时,应用所建立的类Lorenz方程预测了特定条件下单环闭式脉动热管的最佳结构参数和充液率,为进一步构造最佳传热性能的脉动热管提供了理论依据。