当今社会,随着手机电脑等电子产品不断的更新换代,电子产品趋向于大功率化、精密化和多功能化,电子产品也随之面临更多的散热问题。针对高热流电子产品的散热问题,各种各样的散热措施得到了大量的研究。其中,针对电子元件,考虑到安全性和便捷性,采用风冷的方式往往是比较可靠的措施。然而对于需要消除机械振动的场合,强制对流风冷并不能够满足需求,而自然对流风冷又需要足够大的散热面积,那么如何将热量有效地传导到更大的散热面是亟待解决的问题。为此,本文进行了电子元件工作环境模拟和环路热管相关的实验研究,在此基础上对自然对流风冷形式的环路热管结构进行了优化设计。本文首先对大功率电子元件的散热问题做了调研,并根据实际情况分析了电子元件的结构形式,结合不同的环境条件,通过对电子元件的CFD模拟仿真,研究了不同环境温度、不同自然对流条件下散热面的温度分布以及散热量。从而确定散热面的几何参数,指导确定并优化散热面上导热结构的结构参数。通过对现有导热方式的文献调研,对比分析不同导热方式的优劣。结合实际需求,本文重点模拟比较了环路热管和良导体(铜、铝等)的导热性能。在数值分析和国内外环路热管相关研究的基础上,本文选择了结构灵活、远距离传热、低热阻的环路热管作为导热元件。通过理论分析环路热管的运行原理,以及数值模拟的基础上设计了铝-水环路热管实验系统,主要包括环路热管的结构设计、工质选择以及网芯制作。文章详细介绍了热源的施加、充放工质、温度采集等功能的实现方式,重点描述了环路热管内毛细结构的工作机理和制备过程。在此环路热管实验系统上,本文就环路热管内工质充注量、加热功率和冷却水温度等三个影响因素做了相应的实验研究。本文在热源功率分别为20 W和140 W、冷却水温30℃的工况下,测量不同工质充注量(10 ml-80 ml)时环路热管的性能,得出环路热管的最佳充注量为72%。文章还研究了20 W-200 W等7种恒定功率以及变功率工况启动时环路热管的工作特性,研究发现环路热管在低功率时会产生启动困难以及温度波动现象。随着功率增大,这些现象逐渐消失,环路热管自身的热阻也逐渐变小。功率达到200 W时环路热管可以控制其最高温度在100℃以内,此时其热阻也低至0.13℃/W。此外还研究了10℃、20℃和30℃三种冷却水温度下环路热管的工作性能,研究发现当环路热管的冷却水温度越低时,其蒸发器最高温度也越低,但其热阻反而变大。本文最后在CFD模拟结果和实验结果的基础上,采用压力容器的设计方法,结合ANSYS Workbench压力校核结果,完成了针对大功率电子元件的铜-水环路热管的优化设计。