高温热管在高超声速飞行器热防护、空间核反应堆冷却、太阳能利用等方面具有广阔的应用前景。热管内部高温碱性液体金属流体流动和相变特性的精细调控手段的匮乏是制约高温热管技术发展的瓶颈。本文以高温热管内的液态金属流动-相变为研究对象,从高温热管内部液态金属关键动态湿润物性参数测量、微观模拟及构建流动相变和微结构的构效关系等角度,研究和解决高温热管性能瓶颈和无法精细化设计的局限。本文通过实验和仿真等手段研究高温碱金属热管内部流动相变协同机理、毛细芯形式对流动、相变协同的调控机理,提出新型毛细芯微结构设计,并通过全尺度热管模型及实验验证新型毛细芯结构的有效性。采用流固双向耦合模拟方法,分析高温、外力及极端条件因素等对高温热管传热性能的影响及高温热管的热-流-固耦合特性。主要研究内容及结论如下:（1）从微观局部层面分析微槽内碱金属工质的相变流动特性,讨论三种不同形状梯形、矩形、球形沟槽对于工质相变流动的影响。发现高温液态金属异于常规水工质的特殊传热路径,以此提出新型毛细芯设计方法。发现梯形沟槽相较于矩形沟槽更适用于充液率较高的热管,而球形沟槽相较于其他两种不适合高温金属热管。（2）建立考虑高温热管内部流动、相变特性的热管整体性能模型。对比常见烧结型、沟槽型及组合型吸液芯内部流动、相变特性。在此基础上设计新型相间式组合吸液芯,新型吸液芯具有更好的整体性能。（3）制备钠金属高温热管并搭建热管性能测试实验装置,开展不同毛细芯设计、充液率、倾斜角度、加热方式等因素影响对热管启动特性、均温特性及传热特性实验。（4）基于流固双向耦合模型开展高温热管流-固-热耦合特性研究,讨论高温热应力、局部外力及局部变形对热管性能的影响特性。相关研究可为认识高温液态金属内部流动相变规律、高温热管性能调控及高温热管在极端条件下运行特性提供理论指导。