在前人研究的基础上，针对现今电子设备中集成度越来越高，热流密度日益增加的发展趋势，以高热流密度负荷下的发热模块的散热冷却为背景对矩形平翅片热管散热器进行了热分析和热设计研究。本文针对矩形平翅片热管散热器的特点，分析了其传热机理，并对其整体结构进行了优化。本文的研究工作主要包括以下几个方面：对重力热管各项传热热阻进行了分析计算，对矩形平翅片热管散热器进行详细的传热分析基础上，建立了热管散热器整体传热模型；编制通用设计程序，计算了不同结构参数下的矩形平翅片热管散热器整体散热能力，针对不同散热条件和结构参数设计了热管散热器模型；在不同热管数目、不同热管布置方式、不同翅片厚度、不同翅片间距、不同风速、不同环境温度等情况下，运用CFD软件FLUENT对散热器空气侧翅片的传热性能进行了数值模拟，基于场协同原理对不同工况下的热管散热器散热特性进行了分析，获得了各种因素对热管散热器散热能力的影响规律和最佳结构方案；运用FLUENT对文献中的实验模型建模并进行数值模拟，获得了与实验结果吻合较好的数值结果，验证了理论分析和数值方法的可靠性；运用专业电子设备热分析软件TCEPAK对矩形平翅片热管散热器进行了传热仿真研究，模拟结果与实验数据最大相对误差为11.7％，散热器结构优化后的散热效果提升显著，并进一步对试验未能达到的工况进行了性能预测。本文的研究工作对今后高热流密度负荷下的该型热管散热器的实际应用和特性分析提供了一定的依据和参考价值。