热管是航天高效冷却系统的重要组成部分,主要利用液体蒸发冷凝循环在冷、热两端完成传热。热管内部的充液率、冷凝和蒸发段几何形状以及外部的重力环境等都显著影响其有效传热性能。本文所研究的“Ω”形铝氨槽道热管,具有更加优异的性能和运行可靠性,但是该技术基本垄断与欧美少数国家。国内外对其研究较少,尤其缺乏对不同重力条件下热管内部气液相分布以及流动变化研究。本文建立铝氨槽道热管的物理模型;采用VOF(Volume of Fluid)流动模型以及Lee相变模型建立铝氨热管的相变流动传热数值模型,并通过与实验数据对比验证此模型的准确性。探索不同热管充液率、结构参数、热负荷以及不同重力条件下热管内部的传热传质特性。首先,对不同重力场下热管进行数值模拟,研究了35w热源功率下热管内气液相工质分布、流动和传热特性,结果表明:当G=1g时,热管气液相上下分层,热管循环主要靠底层工质回流。当G=0g时,热管液体主要集中在槽道和小圆孔内。但是随着蒸发进行,部分液态工质会进入蒸汽腔,蒸发段液相分布并不连续。然后,以30%为基础充液率,分析充液率变化10%对热管性能的影响,给出工质量的变化对传热性能的影响关系曲线,结果表明:基础充液率下热管的传热性能最好;当G=1g时,热阻随着热源功率的提高而减小,当G=0g时,热阻变化规律相反。最后,研究几何结构参数对传热性能的影响,分别改变热管的长度比、窄缝宽度、槽道直径、蒸汽腔直径。给出各种结构参数的工作性能曲线,计算出不同重力条件下热管的最佳几何结构。计算结果表明:槽道热管结构对产热性能的影响并无统一规律,主要是因为各部分结构参数存在相互条件制约,同时不同重力条件下,其对热管性能的影响趋势存在差异。为铝氨热管的稳定运行和性能优化设计提供技术支持和理论指导。