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脉动热管因其优秀的工作适应性和当量导热性能等诸多优点被视为一种用来解决复杂受限空间内高热流密度散热问题的新型传热元件。然而，由于冷热端温差导致的饱和压差是推动脉动热管内工质运行的主要驱动力，因此与传统毛细芯式热管相比，其工作均温性一直不够理想，并且驱动力单一造成的蒸发段补液能力有限也使得脉动热管的传热极限和重力适应性仍有待进一步提升。因此，本文将烧结式毛细芯引入传统无芯式脉动热管内壁面结构设计，从而为提升脉动热管壁面润湿性特别是蒸发段补液能力提供一个附加毛细驱动力，进而强化传统脉动热管的综合传热性能及重力适应性。基于此思路，本文研制了一种全新的毛细芯式脉动热管，并设计搭建了其传热性能的测试系统，实验对比研究了不同热负荷、管径及工作倾角（即重力作用）下该型脉动热管与传统无芯式脉动热管内工质流动与传热特性，重点论证了该型脉动热管在综合传热性能与重力适应性方面的优势。具体来说本文的主要工作及结论如下：
（1）为实现对拟研制毛细芯式脉动热管的有效对比验证，研制了具有不同管径的传统无芯式脉动热管（内径分别为2mm、3mm和4mm），采用丙酮作为工质，充液率为55%，实验观测研究了不同热负荷及不同工作倾角下传统无芯式脉动热管内气液两相流动行为、启动性能（启动温度和最小启动功率）、均温性以及准稳态传热性能等。研究结果表明：随热负荷的增加，无芯式脉动热管首先会经历未启动（S）和间歇脉动（S&P）两种状态。紧接着经由持续脉动（P）和脉动伴随循环（P&C）状态，或是经由停滞伴随脉动伴随循环（S&P&C）状态。最终进入到最佳传热模式对应的循环（C）状态。在相同热负荷范围内，管径越小，无芯式脉动热管越容易进入C状态或接近C状态。然而，仅内径为2mm的小管径无芯式脉动热管在实验中能够进入到 C 状态。不同管径的无芯式脉动热管在工作倾角为0°时均无法运行。随着工作倾角减小，不同管径的无芯式脉动热管进入到各个运行状态对应的最小热负荷均增大，对工作倾角敏感，并且内径为3mm 的中等管径无芯式脉动热管的敏感性最高。管径越小，无芯式脉动热管进入到各个状态对应的最小热负荷越低。内径为2mm的小管径无芯式脉动热管的启动性能对工作倾角不敏感，内径为 3mm 和 4mm 的较大管径无芯式脉动热管的启动性能对工作倾角敏感。工作倾角较大时，管径越小，启动性能越优；工作倾角较小时，管径越大，启动性能越优。无芯式脉动热管的均温性随热负荷的增大呈现出先改善后变差的变化趋势，并且随工作倾角的减小而变差，随管径的增大而变差。无芯式脉动热管的传热性能随热负荷的增大而增强，随工作倾角的减小而减弱，对工作倾角敏感，且对工作倾角的敏感性随管径的增大而先增强后减弱。
（2）研制了不同管径的毛细芯式脉动热管（内径分别为3.5mm、4.5mm和5.5mm），设计并搭建了毛细芯毛细驱动性能非接触式红外测试平台，对比研究了不同管径下毛细芯式脉动热管和传统无芯式脉动热管管体样件内壁面逆重力毛细抽吸提升工质液面高度的能力。研究结果表明：由于铜制材料自身的亲水属性，在表面张力的作用下，毛细芯式脉动热管和传统无芯式脉动热管管体样件内壁面都具有逆重力毛细抽吸提升工质液面的能力，但由于管体内壁多孔结构毛细芯具有很高的比表面积，其毛细抽吸提升能力明显高于无芯式管体（约2-4倍），进而可以为提升传统无芯式脉动热管壁面的润湿性特别是蒸发段补液能力提供有效辅助。
（3）研制了不同管径的毛细芯式脉动热管（内径分别为3.5mm、4.5mm和5.5mm），采用丙酮作为工质，充液率为 55%，实验研究了其在不同热负荷和工作倾角下毛细芯式脉动热管内气液两相流动行为、启动性能（启动温度和最小启动功率）、均温性以及准稳态传热性能等并将其与传统无芯式脉动热管进行对比。研究结果表明：与传统无芯式脉动热管相比，毛细芯式脉动热管具有相同种类的工质运行状态，并且也会随热负荷的增加，产生由未启动（S）状态向循环（C）状态的转变，并且在相同热负荷范围内，管径越小的毛细芯式脉动热管也越容易进入到C状态。但相较于传统无芯式脉动热管，相同热负荷范围内能够进入到C状态的毛细芯式脉动热管管径范围有所扩大。特别是，毛细芯式脉动热管综合传热性能及重力适应性更优：不同管径的毛细芯式脉动热管在工作倾角为 0°时均能运行，且随着工作倾角减小，内径为3.5mm和4.5mm的中小管径毛细芯式脉动热管进入到各个状态对应的最小热负荷减小，工作倾角的减小反而有利于运行状态向循环（C）状态演变；内径为5.5mm的大管径毛细芯式脉动热管进入到各个状态对应的最小热负荷对工作倾角不敏感；毛细芯式脉动热管管内更容易形成循环流动；毛细芯式脉动热管的启动性能和传热性能对工作倾角敏感度较小。此外，毛细芯式脉动热管的均温性随热负荷的增加也呈现出先改善后变差的变化趋势，但随着工作倾角的减小和热负荷的增大，毛细芯式脉动热管的均温性相比传统无芯式脉动热管的优势逐渐显现并扩大，即毛细芯式脉动热管的传热性能相比传统无芯式脉动热管优势明显，且随热负荷的增大和工作倾角的减小，优势不断扩大。除0°工作倾角以外，毛细芯式脉动热管的传热性能相比传统无芯式脉动热管平均提升了约35.1%。
（1）为实现对拟研制毛细芯式脉动热管的有效对比验证，研制了具有不同管径的传统无芯式脉动热管（内径分别为2mm、3mm和4mm），采用丙酮作为工质，充液率为55%，实验观测研究了不同热负荷及不同工作倾角下传统无芯式脉动热管内气液两相流动行为、启动性能（启动温度和最小启动功率）、均温性以及准稳态传热性能等。研究结果表明：随热负荷的增加，无芯式脉动热管首先会经历未启动（S）和间歇脉动（S&P）两种状态。紧接着经由持续脉动（P）和脉动伴随循环（P&C）状态，或是经由停滞伴随脉动伴随循环（S&P&C）状态。最终进入到最佳传热模式对应的循环（C）状态。在相同热负荷范围内，管径越小，无芯式脉动热管越容易进入C状态或接近C状态。然而，仅内径为2mm的小管径无芯式脉动热管在实验中能够进入到 C 状态。不同管径的无芯式脉动热管在工作倾角为0°时均无法运行。随着工作倾角减小，不同管径的无芯式脉动热管进入到各个运行状态对应的最小热负荷均增大，对工作倾角敏感，并且内径为3mm 的中等管径无芯式脉动热管的敏感性最高。管径越小，无芯式脉动热管进入到各个状态对应的最小热负荷越低。内径为2mm的小管径无芯式脉动热管的启动性能对工作倾角不敏感，内径为 3mm 和 4mm 的较大管径无芯式脉动热管的启动性能对工作倾角敏感。工作倾角较大时，管径越小，启动性能越优；工作倾角较小时，管径越大，启动性能越优。无芯式脉动热管的均温性随热负荷的增大呈现出先改善后变差的变化趋势，并且随工作倾角的减小而变差，随管径的增大而变差。无芯式脉动热管的传热性能随热负荷的增大而增强，随工作倾角的减小而减弱，对工作倾角敏感，且对工作倾角的敏感性随管径的增大而先增强后减弱。
（2）研制了不同管径的毛细芯式脉动热管（内径分别为3.5mm、4.5mm和5.5mm），设计并搭建了毛细芯毛细驱动性能非接触式红外测试平台，对比研究了不同管径下毛细芯式脉动热管和传统无芯式脉动热管管体样件内壁面逆重力毛细抽吸提升工质液面高度的能力。研究结果表明：由于铜制材料自身的亲水属性，在表面张力的作用下，毛细芯式脉动热管和传统无芯式脉动热管管体样件内壁面都具有逆重力毛细抽吸提升工质液面的能力，但由于管体内壁多孔结构毛细芯具有很高的比表面积，其毛细抽吸提升能力明显高于无芯式管体（约2-4倍），进而可以为提升传统无芯式脉动热管壁面的润湿性特别是蒸发段补液能力提供有效辅助。
（3）研制了不同管径的毛细芯式脉动热管（内径分别为3.5mm、4.5mm和5.5mm），采用丙酮作为工质，充液率为 55%，实验研究了其在不同热负荷和工作倾角下毛细芯式脉动热管内气液两相流动行为、启动性能（启动温度和最小启动功率）、均温性以及准稳态传热性能等并将其与传统无芯式脉动热管进行对比。研究结果表明：与传统无芯式脉动热管相比，毛细芯式脉动热管具有相同种类的工质运行状态，并且也会随热负荷的增加，产生由未启动（S）状态向循环（C）状态的转变，并且在相同热负荷范围内，管径越小的毛细芯式脉动热管也越容易进入到C状态。但相较于传统无芯式脉动热管，相同热负荷范围内能够进入到C状态的毛细芯式脉动热管管径范围有所扩大。特别是，毛细芯式脉动热管综合传热性能及重力适应性更优：不同管径的毛细芯式脉动热管在工作倾角为 0°时均能运行，且随着工作倾角减小，内径为3.5mm和4.5mm的中小管径毛细芯式脉动热管进入到各个状态对应的最小热负荷减小，工作倾角的减小反而有利于运行状态向循环（C）状态演变；内径为5.5mm的大管径毛细芯式脉动热管进入到各个状态对应的最小热负荷对工作倾角不敏感；毛细芯式脉动热管管内更容易形成循环流动；毛细芯式脉动热管的启动性能和传热性能对工作倾角敏感度较小。此外，毛细芯式脉动热管的均温性随热负荷的增加也呈现出先改善后变差的变化趋势，但随着工作倾角的减小和热负荷的增大，毛细芯式脉动热管的均温性相比传统无芯式脉动热管的优势逐渐显现并扩大，即毛细芯式脉动热管的传热性能相比传统无芯式脉动热管优势明显，且随热负荷的增大和工作倾角的减小，优势不断扩大。除0°工作倾角以外，毛细芯式脉动热管的传热性能相比传统无芯式脉动热管平均提升了约35.1%。