脉动热管是一种利用工质的相变产生管内的压力波动,驱动气泡与液塞在管内运动,实现高效传热的传热元件。随着低温相关行业的迅速发展,小型低温制冷机的需求越来越广泛,如何克服低温制冷机仅在冷头处提供有限冷量,化“点”制冷为“面(或体)”制冷?低温脉动热管提供了一种解决的路径。由于低温温区脉动热管的可视化实验存在各种困难,建立模型探究其内部流态及传热机理显得尤为必要,为此,本文以氢为工质,开展了以下工作:1)针对脉动热管中典型的塞状流流型,采用“多液塞的质量-能量-动量守恒方程”方法,建立闭式脉动热管的模型。用乙醇工质对模型进行了验证,其传热量计算结果与实验值接近,模拟还得到了液塞的分离与聚合、气泡的产生、单向流动及流向的转变、液塞迅速上下振荡等实验现象,证明了所建模型的有效性。2)使用模型分别对100 mm与500 mm绝热段长度的氢工质脉动热管进行计算,得到以下结果:①氢脉动热管内部工质在启动过程后呈现单向流动状态;②脉动热管内新产生的气泡无法稳定存在。3)开展了 100mm与500mm绝热段长度氢工质脉动热管的实验研究。实验表明:①在0.8-2.8W的传热量下实验与模拟结果吻合较好,由此判定此区间为塞状流;②相同传热量下100 mm与500 mm绝热段的氢脉动热管温差接近,与模拟结果吻合;③氢脉动热管两端温差随冷凝段温度升高而减小,与模拟结果相符。