脉动热管是一种利用工质在冷、热端间的来回振荡进行传热的高效传热元件,因其传热极限高、加工简单、成本低廉的优点,被认为是解决受限空间内高热流密度电子元器件散热问题的最有前景的技术之一。由于脉动热管独特的工作原理以及复杂的影响因素,导致其传热特性至今尚不清晰。本文主要对工质在平板脉动热管中的流动方向和流型以及不同运行阶段的红外热像图进行了可视化研究,并分别对影响平板脉动热管非稳态和稳态传热特性的因素进行了分析。可视化结果表明:水及无水乙醇在平板脉动热管中的流动方向主要为单管脉动和大幅度方向转换循环,而HFE-347可以形成稳定的单向循环。实验中观察到的流型主要有泡状流、塞状流、长塞状流以及环状流,在工质进行大幅度方向转换及单向循环流动时以多种流型并存的混合流为主。工质在不同运行阶段下的传热能力差异导致了脉动热管不同的温度分布,因此通过红外热像图可以判断出工质所处的运行阶段。脉动热管非稳态传热特性的分析结果表明:加热功率对不同工质的脉动热管的启动方式影响不同。具体地,随着加热功率的升高,水脉动热管始终以温度渐进式启动为主,而无水乙醇脉动热管的启动方式会由温度渐进式启动转变为温度波动式启动,HFE-347脉动热管还出现了温度突降式启动。此外,在倾角为90°、预抽真空度为1Pa的条件下,脉动热管的非稳态传热特性最好。脉动热管稳态传热特性的分析结果表明:以水、无水乙醇及HFE-347为工质的脉动热管分别在50%、50%、30%的充液率以及90°的倾角下具有最低的传热热阻,并且在相同的工作条件下,以HFE-347为工质的脉动热管的热阻最低。此外,在高加热功率下,水脉动热管的热阻会随着预抽真空度的降低而呈现出先减小后增大的趋势。本文最后对不同预抽真空度下的无水乙醇脉动热管进行了仿真,结果表明:无水乙醇脉动热管的蒸发端和冷凝端间的压差在不同预抽真空度下的波动幅度不同,并且波动幅度越大,脉动热管的热阻越低。