脉动热管传热性能高效,能满足未来更高集成度设备的散热需求,且在振动、加速等恶劣条件下仍能较好的稳定工作,在船舶领域具有广泛的应用前景。但由于脉动热管传热机理极其复杂,需要对其传热以及外场强化进行理论和实验研究。因此,采用实验和理论研究相结合的方法,对影响脉动热管脉动流动和传热的细薄膜蒸发、超声波、电场、以及脉动对气液界面影响进行了研究。实验研究了无外场作用时脉动热管的传热规律,影响脉动热管脉动流动和传热的主要因素包括:热负荷、操作温度、充液率、倾斜角、工质物性;该实验验证了脉动热管的高效传热性能特点,其传热性能取决于内部工质的脉动频率、幅度以及细薄膜蒸发等。利用流体的动量守恒方程和蒸气宏观流动方程,建立了宏观流动影响下的细薄膜蒸发传热理论模型,研究了宏观流动对细薄膜蒸发传热的影响。宏观流动会极大地阻碍细薄膜蒸发,且热通量会随着过热度和调节系数的增加而增加。采用VOF(volumneof fluid)模型模拟研究了毛细管内气液两相流,分析了液塞的气液界面和内部涡流对传热的影响。接触角越小,涡流越容易产生,且涡流范围越广。建立了电场作用下细薄膜蒸发传热理论模型,利用该模型研究了电场对细薄膜区流体的分离压力、细薄膜厚度、气液界面温度、热通量等的影响。电场能减小细薄膜厚度,延长细薄膜区长度,能有效地强化细薄膜蒸发传热。基于脉动热管内工质脉动流动产生机理,即提高气泡产生能增强脉动和强化传热,实验研究了超声波对液体气化成核和脉动热管传热性能的影响。超声波能促进去离子水的气化成核,相比于单频超声波,双频超声波能更进一步促进其内部气化成核;超声波能有效地提高脉动热管的传热性能,双频超声波强化效果好于单频超声波,其强化效果与超声波频率、操作温度、倾斜角、工质物性有关。