能源问题是人类社会发展面临的重大问题,能源设备的热管理问题是影响能源转化效率的一个关键因素。由于具有高效的传热效率,相变传热技术在电子设备热控领域具有广阔的应用前景,其中,多孔金属结构表面作为一种性能优异的气液相变强化结构,由于具有制造工艺简单、导热率高、稳定性强等优点,在相变传热领域得到广泛应用。随着工业设备的轻量化和高性能发展,其热控系统对高性能铝基相变传热器件的需求日益增大。由于铝表面致密氧化层的限制作用,相变传热领域中传统的烧结制造工艺对铝多孔结构不再适用,铝多孔结构的低成本制造成为了制约高性能铝基相变传热器件发展的一大难题。鉴于此,本课题创新地提出利用超声空化在铝表层制造多孔结构的方法,可以实现铝平板和铝微沟槽表面上多孔结构制造,针对多孔结构的超声空化成形机理和相变传热性能进行了深入研究。本课题的主要研究工作与成果如下:（1）超声空化加工工艺和建模仿真分析设计和搭建超声空化加工装置,制定合理的超声加工操作流程。基于实际的超声空化加工过程,建立了空化泡成长模型,研究超声加工关键参数对空化泡演化过程的影响。结果表明:温度、空泡初始半径、超声频率和振幅等加工参数会对空化泡的生命周期和崩溃半径产生影响,进而影响空化速率和空化冲击强度;同时,温度对空化泡临界半径的影响较小,而临界压力随着温度的增大而增大。此外,还建立了声场和流场分布模型,通过有限元软件实现多物理场耦合仿真,研究宏观形貌和加工间距对超声空化声场和流场分布规律的影响。结果表明:平面和微沟槽的超声空化声场分布规律基本相似,微沟槽可以减弱径向声压衰减。随着加工间距的减小,超声探头正下方的声压幅值增大,但径向衰减速度增快,最高流速增大且最高流速区往沟槽底部发展,而过小的加工间距也会使微沟槽间的流速分布均匀性变差。（2）超声空化多孔结构形貌与性能表征通过实验研究不同超声空化加工参数以及不同牌号铝板对铝板表层多孔结构成形的影响,分析超声空化作用下不同形貌铝表层多孔结构的成形机理。结果表明:空化冲击是铝板表面成形多孔结构的主要原因,纯水是最佳工作液,多孔结构的孔径随铝合金硬度的增加而减小。具有较小曲率半径的沟槽底部优先产生多孔结构,但适当增加超声处理时间,可以使整个沟槽表面形成分布均匀的多孔微结构层。此外,过量的超声空化处理也会破坏微沟槽的主体结构。对超声空化处理的铝平板表面的润湿特性和铝沟槽板的毛细性能进行表征分析,结果表明:在多孔结构和有机官能团的相互作用下,超声空化多孔结构表面具有疏水性和超亲油性。微沟槽内的多孔结构既提供了额外的毛细压力,也逐渐增大渗透阻力,综合作用下其毛细性能仍可得到一定提升。（3）超声空化多孔结构池沸腾传热性能选取三种具有结构代表性的超声空化多孔结构表面进行池沸腾传热实验研究,对比分析超声空化多孔结构对沸腾传热性能的影响,揭示过冷条件下不同类型多孔结构对沸腾传热性能的作用机制。结果表明:MP1和MP5对沸腾传热性能的强化效果较好,但MP1存在显著的沸腾迟滞现象。在过冷条件下微对流传热增强,气泡成核需要更高的壁面过热度,相变传热量相对减弱,临界热通量增大。当沸腾核心位点全部激活后,MP1具有最佳的综合沸腾传热性能。通过沸腾过程的气泡可视化研究表明:对于具有高成核位点密度的超声空化多孔结构,低热通量下有利于产生更高的脱离气泡密度,在中热通量下有利于提高气泡合并效率,在高热通量下有利于增大气泡脱离速率。（4）超声空化多孔沟槽吸液芯铝平板热管的制造和传热性能制定了可靠稳定的铝平板热管制造工艺,设计并搭建铝平板热管测试平台,重点研究超声空化多孔结构对铝平板热管启动性能和稳态传热性能的影响。结果表明:R5类型多孔沟槽比R6类型更适合作为铝平板热管的吸液芯结构。与FPH相比,带有R5类型多孔沟槽结构的UFHP-2在0°倾角下的极限传输功率其值为30 W,提升了约100%,在30°～90°倾角下为70 W～90 W,提升了约75%～80%。此外,还探究了工质灌注率和冷却温度对铝平板热管的传热性能的影响规律,结果表明:超声空化多孔沟槽吸液芯铝平板热管最佳工质灌注率与工作倾角有关,最佳工质灌注率范围为100～125%,在小倾角下可适当选用较大的灌注率。同时,在40℃冷却温度下,该铝平板热管的综合传热性能最好。