均热板是一种高效的相变换热元件,因其高导热性、传热面平整、体积小、热流方向可逆等优点在电子器件、光电集热及动力电池等高功率密度的散热领域具有广阔的应用前景。随着厚度减薄,均热板的传热性能和动态热稳定性均恶化严重。因此分析超薄厚度下均热板动态热响应及内部工质传热传质特性是目前研究的热点。本文通过理论、实验及仿真分析,从动态热响应、热阻特性、微液膜蒸发、蒸汽腔和吸液芯内的传热流动行为和支撑柱的影响等方面对超薄均热板进行了深入研究。结合各部件的动态热特性,建立了1.3mm超薄均热板的动态热等效回路模型。研究表明冷却良好时,均热板的热响应时间小于40s;减小蒸汽腔的摩擦损失对传热性能的提升尤为关键。冷却水流量对均热板冷却性能的影响是非线性的,随水流量增大冷凝端冷却性能的提升量越来越小。搭建了倾角可变的超薄均热板水冷试验台,实验测试了不同加热功率、冷却水流量和工作倾角下均热板的温度分布特点、热响应特性及热阻特性。研究显示均热板的热响应时间随功率的增加而先减小后增大,水平放置时均热板最小热阻为0.1371K/W。增大冷却水流量和利用重力辅助吸液芯回流可提升均热板的极限传热性能。根据粉末烧结吸液芯的多孔结构,建立了微结构液膜蒸发模型。分析显示液膜表面的非等温蒸发导致液体内部在表面张力的作用下形成环状的Marangoni对流。过热度是影响液膜蒸发速率的关键;过热度为10K时,Marangoni效应导致液膜表面蒸发总质量流率减少了14.2%。Marangoni效应还增大了吸液芯内的液体压力损失,必须修正Marangoni效应对吸液芯内压力变化的影响。通过修正Marangoni效应的数值方法,分析了内部工质的流动传热、气液界面的相变蒸发、流速分布和支撑柱对均热板性能的影响。仿真结果显示加热功率越高,蒸发端气液界面的蒸发速率越快;增加支撑柱的列数和直径可改善均热板的传热性能,但也会导致内部工质的流动压力损失增大。