作为一种高效的传热元件,重力热管因其结构简单、制造方便、成本低廉而在工业生产中的换热领域得到广泛应用。随着能源危机的加重和环境问题的恶化,世界各国都开始注重节能减排,对重力热管传热能力的强化研究成为重力热管研究的热点内容。本文综述了重力热管的研究现状,并将现有的研究分为:理论分析、数值仿真、实验研究三个方面,研究者多以实验研究为主要研究方法。通过整理发现,对重力热管的研究多集中在改变工质种类和充液率以及毛细芯的制作,而对微结构对重力热管传热性能影响的研究相对较少,因此,本文对重力热管的结构进行了改造优化,使其具备一个蒸发腔,并在蒸发段加工有微柱体结构以强化换热,采用实验研究的方法探讨不同尺寸微柱体对重力热管传热性能的影响。本文主要研究工作如下:本文综述了重力热管的工作原理及研究现状,设计并制作具有微细柱体结构的平板蒸发腔重力热管,设计搭建重力热管性能测试实验平台,确定实验方案和实验流程,以及实验数据的处理方法。通过实验的方法对比分析了不同尺寸微柱体结构对平板蒸发腔重力热管梯级启动过程中启动温度和启动时间的影响。结果发现具有微柱体结构的重力热管的启动时间和启动温度均低于平板表面热管的启动温度和启动时间,在热流密度为68.6 W/cm~2条件下,微柱体宽度为0.2 mm,高度为0.8 mm的热管的启动时间比平板表面热管的启动时间缩短了57.1%,启动温度降低了28%。在微柱体宽度较小的情况下,微柱体高度较大的热管启动时间和启动温度均比较小,随着微柱体宽度的增加,微柱体高度变化对热管启动时间的影响逐渐减小;热管启动温度随微柱体高度增加先升高后降低,但仅在高热流密度条件下才表现出来。微柱体宽度变化对热管启动温度和启动时间的影响在不同热流密度条件下及不同微柱体高度条件下均不同,但在高热流密度条件下,较宽微柱体更有利于减小热管启动时间。从蒸发段壁面温度和过热度、工作压力、蒸发段传热系数、总热阻四个方面对平板蒸发腔重力热管进行传热性能分析。对比分析了不同高度和不同宽度的微柱体在不同热流密度条件下对平板蒸发腔重力热管传热性能的影响,结果发现具有微柱体结构的重力热管传热性能显著提高,在热流密度为68.6 W/cm~2条件下,微柱体宽度为0.2mm,高度为0.8 mm的热管的蒸发段传热系数比平板表面热管的蒸发段传热系数增加了117.7%,总热阻减小了48.9%。当微柱体宽度较小时,较高的微柱体有利于强化热管的传热性能,热管的总热阻减小,蒸发段壁面温度和过热度降低,蒸发段传热系数显著提高;当微柱体宽度增大后,微柱体高度的变化对重力热管传热性能的影响减小,且影响规律复杂多变。当微柱体高度较小时,微柱体宽度增加有利于降低蒸发段壁面温度和过热度,提高蒸发段传热系数,减小总热阻。微柱体高度增大后,微柱体宽度变化对重力热管的蒸发段壁面温度和过热度、蒸发段传热系数及总热阻影响减小,甚至没有影响。