许多设备的产热量不断增大,如果热量没有被及时散出,会导致工作面温度急剧升高,影响设备的正常工作。设备产生的热量通常是利用流体流过紧贴工作面上的换热器的对流换热带走的,为此,需要提高换热器的换热性能以保证产出的热量及时散出。目前,新型多孔材料泡沫金属以孔隙率高、比面积大、导热率高等特点引起人们的关注,但是关于较高热流密度条件下泡沫金属内流动沸腾特性的研究较少。本文使用了孔密度为40、孔隙率为0.95的泡沫铜,对其在扁通道内流动沸腾特性进行了研究。作为泡沫金属内流动沸腾特性的研究基础,首先,探究了泡沫金属的结构参数的测量方法和其与扁通道的填充方式,测量结果为:孔密度为40的泡沫铜,孔径为0.675 mm、孔隙率为0.915、纤维直径为0.086 mm、比面积为1778 mm~2mm-3。通过设计制造了流动沸腾实验段,得到了长×宽×高为54×10×1 mm的窄缝矩形通道,并基于锡焊法,在通道传热底面熔解上一层厚度约为0.1 mm的锡层后,通过焊接泡沫金属以减小传热面与泡沫金属之间的接触热阻。随后,搭建了填充泡沫金属扁通道流动沸腾测试实验台,对实验台进行了验证实验,包括:热平衡测试、单相传热关联式验证、单相压降关联式验证以及重复性实验。结果表明,实验段的漏热率在2%～8%之间;实验段单相努塞尔数与经典关联式的预测值误差在5～15%之间,单相压降与经典关联式的预测值误差在1.11%～7.75%之间;焊有泡沫金属实验段的两次相同实验,热电偶测温误差在±0.8oC以内。以上结果表明该实验台具体有良好的可靠性和重复性。接着,对填充泡沫金属扁通道进行了流动沸腾可视化实验,通过可视化分析,发现填充泡沫金属内的流体流动具有区域性,在同一时刻通道内具有不同流型,且在扁通道内填充泡沫金属会极大增大气相的流动不稳定性导致临界状态提前发生,并总结了流型分布图。以上结果表明:流型的过渡随着质流密度增大不断向更高的热流密度转移,并总结了填充泡沫金属通道内的四种典型流型为:气泡流、清扫流、搅动流、类环状流。最后,对填充泡沫金属扁通道进行了流动沸腾测试实验,研究了热流密度、质流密度以及入口过冷度对传热和压降特性的影响。结果显示,传热模式分为单相强制对流、过冷沸腾和饱和沸腾三种。填充泡沫金属使得传热系数提升了1.02～1.84倍,局部传热系数随着热流密度的增大而先减小后增大,随质流密度增大而增大,随过冷度增大而减小;填充泡沫金属使得通道压力梯度提高约10～20倍,压力梯度随着热流密度的增大而增大,随质流密度的增大而增大,随过冷度的增大而先增大后减小。以上结果表明:填充泡沫金属能有效强化传热,延缓核态沸腾发生对应的热流密度,但几乎不改变质流密度和过冷度变化对传热性能的影响;填充泡沫金属会使通道中的压降升高,热流密度的提升和质流密度的降低使得通道中的流动不稳定性增强,过冷度的增大延迟了核态沸腾的发生。