随着微电子科技的发展,电子元件的散热问题严重影响了产品的性能稳定性和使用寿命。脉动热管作为一种高效的相变换热设备,以结构简单、成本低廉、环境适应性强、换热效率高等优点成为解决该问题的有效途径。本文通过实验研究不同操作工况(管径和工质)对脉动热管运行特性的影响,测试了超声波空化效应及其作用时间对脉动热管性能的影响,并模拟不同锯齿结构布置下脉动热管的性能变化。本文主要研究工作和结论如下:(1)设计并搭建了脉动热管综合性能测试平台,开展了以加热功率为基础变量的脉动热管综合性能测试。实验中加热功率范围是5～25W,每5W测试一个工况。结果表明,脉动热管的启动时间因加热功率的增加呈现先减少后增加的趋势,存在最佳的稳定运行功率。此外,脉动热管的换热性能随着加热功率的增大而增加。(2)测试管径对脉动热管传热性能的影响,并将脉动热管的运行分为内外两个循环进行分析。结果表明,脉动热管外循环具有更高的温差,所以外循环优先启动,并带动内循环运行。随着管径的增加,脉动热管的启动和换热性能先升高后降低,当管径为2mm时具有最佳的综合性能。(3)测试管径为2mm下,不同工质(水、甲醇和丙酮)对脉动热管启动特性和传热性能的影响。结果显示,低加热功率下甲醇和丙酮更有利于启动,而水作为工质则较难启动,高加热功率下工质为水的脉动热管具有更好的换热效率。(4)研究超声波的加入对脉动热管综合性能的影响,测试加入超声波前后脉动热管的启动特性、传热性能和单位热驱动换热效率的变化规律。在低加热功率下,超声波能够增加工质扰动和相变效果,加快脉动热管的启动。而在高加热功率下,空化作用使管内气塞量过大导致工质回流量不足,出现“烧干现象”,破坏了脉动热管运行稳定性。研究了启动阶段加超声波、全程加超声波及未超声波三种情形下脉动热管运行状况差异,结果表明仅在脉动热管的启动阶段施加超声波,有利于加速脉动热管启动和稳定运行。(5)针对提出的具有锯齿波纹段脉动热管新结构,数值研究了波纹段的布置位置对脉动热管运行性能的影响。结果表明,新结构脉动热管的传热性能和启动特性优于传统结构脉动热管。当锯齿段布置在热管两端时,具有较低的启动时间,尤其位于冷凝段时具有更低的温差和更大的换热量。