随着功率模块集成度的增加,集成模块的冷却效果已经成为其系统的稳定性运行的主要瓶颈。目前学者已经对集成热管模块散热开展了实验以及数值模拟研究。现有的实验研究主要集中在各种不同类型的集成热管模块上。本文对管翅式集成热管模块进行了实验研究和数值模拟,通过实验测定了集成热管模块的散热性能参数,并以实验为依托开展了集成热管模块的数值模拟优化研究,最终提出了一种优化型的集成热管模块模型。本实验分别研究了由2根、4根、6根热管构成的管翅式集成热管散热模块,模块均使用“U”形铜热管与平板铝翅片,翅化比均为13.5左右。通过实验测试得到三种热管模块的蒸发端与冷凝端温度以及热阻特性和热流密度的关系,对比了三种热管集成模块的瞬态热响应特性。实验结果表明,在风速为1.8m/s的工况下,热管模块蒸发端温度达到65℃时,2热管、4热管与6热管模块冷凝端温度均为36℃左右,它们的散热功率分别为80W,120W与240W;它们的热阻分别为0.553 K/W、0.386 K/W与0.192 K/W;三种集成热管模块达到热平衡的时间均为17 min左右。搭建了热管集成模块热性能实验测试平台,建立了三种热管模块的数学模型和物理模型,分别改变热流密度,翅片间距、翅片数量和翅片厚度得到了不同工况下集成热管模块计算域内的温度云图和速度矢量图。将模拟结果与实验结果进行对比,基于此进行了六热管散热模块的优化设计,结果表明,翅片厚度为0.3mm,翅片间距为1.8mm时热管模块的散热效果最好。在加热功率均为240W的情况下,CPU的温度下降了7.04℃。分析了翅片的温度云图,提出了一种翅片形状为椭圆形的新型集成热管模块,预计新型集成热管模块在强化散热效果的同时有望大大降低模块的重量。