中文摘要：

振荡热管是一种新型高效紧凑超导散热元件，目前为风冷强迫对流解决微小空间高热流密度散热方案中一种极具前途的技术。将不同相溶纯工质液体混合作为振荡热管工作液即为混合工质振荡热管。其研究结合混合工质、蒸发冷凝相变换热与振荡热管等诸研究领域为一体，立题处于理论研究和工业应用前沿。研究内容为1）结合不同纯工质热物理性质与相互作用特性考察几种可用于振荡热管的纯工质混合后的特性改变，包括相变迁移特性和热物性等，进行工质配对筛选。2）对振荡热管试件进行动态温度、压力采集，结合混合效应，分析其内部蒸发、冷凝、气液振荡流动时混合工质汽液两相流的流型、温度、成分变化的参数分布规律，进而推及其传热传质机理并与纯工质振荡热管相比较；3）寻求匹配和比例恰当的混合工质使振荡热管传热强化及超导工作区间延伸等；4）考察及分析充液率、加热负荷、倾向角度等对混合工质振荡热管热阻、蒸发段温度、起振特性等研究。

结论摘要：

随着系统集成化和小型化，电子设备的局部热流密度越来越高，需要有更加高效的冷却系统以满足其散热需求。 振荡热管于上世纪九十年代首次提出，它的运行原理与普通热管不同，管中的工质因为沸腾蒸发、冷凝凝结、管间压力温度不均衡等原因，形成间隔分布的汽液栓两相振荡循环流动，冲刷振荡热管内壁面，其整体传热能力可达到现有金属材料的数倍，而且结构简单、加工方便，因而，在电子设备散热领域具有发展前景。近年来关于振荡热管研究的文章越来越多，国内外众多团队研究各有特点。本项目特色与创新在于研究不同相溶工质组成的混合工质振荡热管，探讨不同混合工质相变传热传质特性及分子间相互作用对振荡热管传热性能的影响。研究内容主要包括调研分析国内外研究现状，建立振荡热管试验台及可视化试件试验台，完成纯工质与混合工质振荡热管及可视化试件试验，观测分析了内部流型，获得大量实验数据。研究物性及不同纯工质相互作用特性并进行工质比较与选择，完成水、甲醇、乙醇、丙酮四种纯工质不同充液率、不同加热功率工况振荡热管实验，对比分析试件温度振荡及热阻特性，完成工质物性对振荡热管传热性能影响研究；完成四种纯工质两两相配的混合工质振荡热管传热传质性能试验，包括水基（水/甲醇、水/乙醇、水/丙酮）、甲醇基（甲醇/水、甲醇/乙醇、甲醇/丙酮）、乙醇基（乙醇/水、乙醇/甲醇、乙醇/丙酮）、丙酮基（丙酮/水、丙酮/甲醇、丙酮/乙醇）多个配比、不同充液率以及操作参数变化下的振荡热管实验，获得混合工质振荡热管的启动、温度振荡、热阻特性。根据工质物性和混合后工质对的相变迁移、相平衡及分子间相互作用特性，分析不同混合工质在启动、烧干和正常运行时的温度变化和热阻变化规律，得到混合工质对振荡热管传热性能影响的作用机理。总结实验结果，结合理论分析得出组成混合工质的两纯工质匹配和比例规律。对比相应纯工质，该混合工质可达到振荡热管在较小加热负荷下起振、烧干加热负荷增加或正常运行时导热性能保持良好的工作区间延伸的效果。 在本项目执行期间，培养研究生已毕业3名，1名正在进行论文工作。在国际期刊发表文章1篇，另2篇目前处于修改再审状态。国内期刊论文7篇，另4篇投稿送审状态。国际会议论文5篇。在研三年期间每年参加全国工程热物理学会学术会议，连续发表会议论文7篇。