机械泵驱动两相流体回路散热(MPTL)技术是通过机械泵驱动流体工质循环于换热器之间进行相变实现热量传输的技术。作为新型的主动热控制技术,因其具有良好的传热效率以及较高的可靠性,能适应空间载荷日益增长的高热流密度散热需求,在空间热管理以及电子元器件温控领域有着良好的的应用前景。本文针对国内外有关应用于两相流体回路泵的开发相对较少的现状,设计了一款磁致伸缩驱动的隔膜式金属微泵。通过理论以及仿真分析,得到了整机的设计参数以及优化方案,研制样机并对其流动性能进行了测试,最终搭载微槽道换热器同时以氨为工质进行了多温区传热性能实验,验证了其有效性。本文首先对近年来泵流体散热技术的背景以及研究进展进行了调研和归纳,并对其驱动方式进行分析比较。用于流体回路的泵的驱动形式多采用旋转动力类,如离心泵及齿轮泵,鲜有关于往复位移式的泵用于两相传热回路的报道。在详细比较微泵结构形式、材料物性以及驱动方式的优劣基础上,分析了隔膜振动式微泵用于流体回路的可行性,进而确定磁致伸缩驱动的金属隔膜泵作为本课题的主要研究对象。超磁致伸缩材料(GMM)在交变磁场中可发生周期性地应变,其变形规律由压磁方程决定,该材料配合驱动线圈即可组成磁致伸缩致动器(GMA)。根据选定的致动器与后端隔膜泵的耦合方式,在低频工况下对磁致伸缩材料的控制方程进行了线性化处理,建立了整泵的电-机简化模型。分析GMA的磁路结构,并基于ANSYS Maxwell电磁分析软件对整个致动器的磁路进行了磁场分布仿真,并利用形状因数作为判据对几何结构取最优值,结果表明线圈内外径分别为20mm与50mm时致动器有最低的铜损。搭建了激光位移测试平台对致动器进行位移输出测试,验证了磁路结构设计的合理性,致动器位移输出达到了1000ppm以上的设计值,但需偏高的95W输入功耗。为了降低致动器功耗,分析了使用永磁体作磁偏置的方案,就可行的四种永磁体空间结构布置方案进行了磁场分布及输入功耗的的仿真比较,结果表明中间均布两段磁体的方案能提供最合适的偏置。随后对永磁体偏置方案也进行了验证实验,结果表明所设计的永磁体偏置方案可将整个致动器的功耗降低至41.6W,但表现出一定程度的位移损失。基于磁致应变的线性化以及场强的正弦化假设,仿真结果定量地解释了该位移损失发生的机理。对分析确定的隔膜泵结构形式,从设计所需流量及驱动压力出发,对泵体组成部件中的连杆、隔膜以及微型阀门结构,进行了相关的理论分析和详细设计。结合有限元仿真,从应力分布、振动等方面进行了设计参数校核,同时给出了相关的材料物性及密封工艺,得到了整个微泵的设计参数。从振动力学的角度出发,对原理样机的机械耦合方式建立了动力学模型,提取了包括GMA在内的所有关键弹性参数,对响应函数进行了参数化分析,结果表明:在降低隔膜刚度及合理设计连杆刚度的情况下,泵体可实现共振,在理想情况下系统能够实现超过100的位移放大比。搭建了开式的流体测试平台,测试并分析了在不同驱动电压和频率下的泵流量输出特性。结果表明:以乙醇为工质时,泵具有2ml/s以上的体积流量输出,压头高于0.2MPa,达到了驱动两相流体回路所需的条件,同时在一定范围内,体积流量输出与驱动频率近似呈线性关系。通过对三款阀片与泵整体性能的影响分析比较,刚度越小的阀片,可使微泵的工作频率范围更宽。对设计的共振系统进行了测试,结果显示使用聚酰亚胺的隔膜在10mm接触直径下能实现22.6倍的输出位移放大。使用上述设计的GMA驱动金属隔膜泵为压力源,以斯特林制冷机为冷源,乙醇为工质,搭载微槽道换热器组成流体回路,在0℃~-60℃条件下进行单相回路测试,对系统漏热进行标定,对大气条件下实验系统进行了误差分析。此后使用氨为工质,实验研究了磁致伸缩隔膜泵驱动两相流体换热系统的启动特性、在不同的外热流条件下的温度响应特性以及稳态传热特性。以氨为工质,在-30℃工作温度和1m传输距离时,系统可具有150W以上的传热能力。本文最后,对基于磁致伸缩致动器隔膜泵的设计以及实验规律进行了总结和归纳,基于实验数据的分析及实际运行中出现的问题,提出了对泵的进一步优化思路。