脈動熱管作為熱管家族新成員，相對傳統(tǒng)熱管和其他的散熱器件有著很大的傳熱優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)高熱流密度的微型電子器件的散熱要求，近年來很多學者開展了對脈動熱管的理論和技術研究，本文主要從以下方面介紹脈動熱管研究進展: 實驗研究，通過可視化和傳熱性能實驗，觀察流型變化并分析傳熱強化效果；理論研究，通過建立脈動熱管的簡化模型，采用數(shù)值模擬的方法觀察流動過程中流態(tài)的變化或者采用數(shù)值編程計算的方法分析求解脈動熱管的傳熱過程；管路結構改進研究，采用不同的脈動熱管的管路形式來實現(xiàn)兩相流工質的合理分配，減兩相流的局部阻力，從而分析其對傳熱的影響。

1、引言

　　隨著電子技術的發(fā)展，電子元件的高頻、高速化和集成電路的密集化和小型化，這些因素都使電子元件的單位容積發(fā)熱量迅速提高，需要的散熱手段具有以下特點，即緊湊性，可靠性，靈活性和高效性。電子器件的冷卻技術越來越成為制約電子工業(yè)的發(fā)展的關鍵。

　　脈動熱管是20 世紀90 年代由Akachi 提出的一種新型熱管。它是將細小的毛細銅管彎曲成蛇形結構，管內抽真空后注入工質，工質在表面張力的作用下以液塞和氣塞的形式存在。一端置于加熱端，另一端置于冷凝端，內部隨機形成的氣塞和液塞在壓力差的作用下會隨機形成振蕩流動，將熱量從蒸發(fā)端流至冷凝端。

　　脈動熱管分為開路型和回路型，回路型包含帶有單向閥和不帶有單向閥2種形式，如圖1 所示。脈動熱管相對傳統(tǒng)的熱管和散熱器件具有無可取代的優(yōu)勢，管式脈動熱管和板式脈動熱管的技術應用如圖2所示。

圖1 脈動熱管基本結構

圖2 脈動熱管技術應用

　　脈動熱管雖然結構簡單，但是在運行過程中工質的流動狀態(tài)及傳熱機理非常復雜，其總體的換熱效果受到多種因素的影響，比如充液率，傾斜角度，管徑，工質的熱物性等。近年來研究人員對脈動熱管的關注越來越多，并且大多數(shù)是以典型的多彎頭回路脈動熱管作為研究對象，從試驗，理論建模，管路改進和技術應用方面進行研究。

試驗研究

　　脈動熱管作為兩相流熱力系統(tǒng)，管內工質的流動形式對于換熱機理的研究非常重要，可視化研究是很必要的，它可以為傳熱機理的研究提供分析依據。目前的可視化實驗裝置一般選用各種玻璃制作脈動熱管試件，采用高速攝影裝置對實驗過程進行拍照和錄制，便于分析啟動和穩(wěn)定運行時的流態(tài)變化。

　　李驚濤等采用電容層析成像方法進行脈動熱管內微尺度兩相流的可視化監(jiān)測及液膜厚度的測量。試驗結果表明在不同的工況下脈動熱管存在3種流型，即塞狀流，環(huán)狀流和前2 種的混合流，并且液膜的厚度測量值也與實際相符。采用該種方法與普通的可視化攝影相比具有一定的優(yōu)點。屈健等采用MEMS技術，在硅基芯片上制作了梯形截面的微型脈動熱管。結果發(fā)現(xiàn)啟動非常迅速，但在啟動過程中沒有觀察到明顯的核態(tài)沸騰，加熱端的氣塞主要通過液塞的斷裂而形成，冷凝端觀察到噴射流，對傾斜角度的適應性較強。冼海珍，Xu等對典型的多彎頭回路脈動熱管進行可視化研究，觀察脈動熱管中流型的轉化(泡狀流，塞狀流，半環(huán)狀流，波環(huán)狀流，環(huán)狀流)及彎管部分工質的變化，研究發(fā)現(xiàn)管徑大小，加熱功率和傾斜角度等對管內流型都有很大影響，彎頭是影響熱管運行的重要結構，豎向通道流型如圖3。Tong等觀測到氣泡的凝聚過程，如圖4所示。

圖3 多環(huán)路典型流型

圖4 氣泡的凝聚過程

結語

　　脈動熱管自從20世紀90年代提出以來，得到了各國學者的廣泛關注，探索了脈動熱管的傳熱機理和運行特點，并且取得了有價值的研究成果，但是在理論方面還有待于進一步加深研究，攻克難點，比如說納米流體工質的應用，特殊結構的研究等。目前脈動熱管技術已經應用于電子器件散熱領域，而在其他領域，如脈動熱管太陽能熱水器，脈動熱管節(jié)能空調器，脈動熱管低溫冷卻及脈動熱管熱泵干燥系統(tǒng)的研發(fā)等，都需要將脈動熱管技術有效應用到技術中去，因此，還需要在堅實的理論，實驗基礎以及脈動熱管技術向應用的轉化上不斷努力前進。