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脉动热管强化传热技术研究进展
随着现代科技的不断发展，热管作为一种重要的传热元件，广泛应用于空调、电子设备等领域中。脉动热管是一类具有特殊传热性能的热管，它不仅具有传统热管的优点，而且在传热强化方面表现出独特的特点。因此，研究脉动热管的传热强化技术具有重要的理论意义和实际应用价值。
一、脉动热管的基本原理
脉动热管是一种在热管中引入机械振动以提高传热强度的新型热管。它主要由容器、蒸发器、冷凝器和热管工作介质构成。在热管工作介质中加入固定荷载的金属球或其他振动体，通过外加振动或电磁震荡等方式使工作介质内的振动体发生震荡。由于这些振动体的不规则飞行会引起振荡，从而产生液体的纵波振动和谐波振动，在传热过程中产生应力波和相交的波引起不稳定的固-液体积分。这将导致蒸发器和冷凝器之间的热传递率增加。
二、脉动热管的传热机理
1.破碎流动模式
脉动热管中，振动体引致了管内的工作介质产生一个微小的液体流动。这种流动形式称为液体破碎流动。由于液体破碎流动过程中存在大量的旋涡、湍流，因此对于脉动热管的传热强化具有积极的促进作用。
2.液态循环模式
液体破碎流动的原因是由于振动体的频率与管道的固有频率造成了强大的涡旋，而液态循环过程则是由于液体流动的方向和速度高度不规则而产生的。在液态循环过程中，管内的液体产生了一个复杂的条纹状流动状态，这种状态的出现增加了脉动热管的传热效果。
3.换热强化机制——抑制热云形成
由于流动的剧烈不均匀性，流体无法在流动通道内呈现规则的曲线，易形成大量的小旋涡，小旋涡合并生成大涡旋，导致在蒸发器中会形成大量的热云，热云阻碍了蒸发器内冷凝介质的蒸发。而脉动热管内振动体的不规则运动将稳定区和非稳定区交替出现，从而抑制热云形成。抑制热云的形成加速了液体的蒸发，从而增强了传热过程的强度。
三、脉动热管的应用
1.电子设备冷却
当如今的微型电子器件很容易产生热量时，传统的散热方式已经不能满足要求。此时，脉动热管不仅可提高传热强度，而且具有体积小、重量轻等优点，因此广泛应用于电子设备的散热中。
2.航空航天领域
在航空航天领域中，脉动热管被逐渐应用于空间站的热控制、火箭火炮的散热、太阳能动力系统等方面。它们可以解决高温、低温环境下的散热问题，还可有效地提高航天器系统的工作效率和可靠性。
四、脉动热管的未来发展方向
脉动热管技术是一种新兴的热传导技术，在航空航天、电子电器、光电通讯等领域有着广泛的应用前景。未来，研究者将进一步探讨脉动热管的实验研究和数值模拟，以加深对其传热机理的认识，并将脉动热管的传热效果进一步提升和优化，以实现更为广泛的应用和产业化的推广。
五、结论
脉动热管是一种新型热管技术，具有传统热管所没有的优点。通过引入机械振动，它能够促进流体的破碎和液态循环，并抑制热云的形成，从而增强了传热强度。目前，脉动热管的应用范围越来越广，其未来的发展也将更加广阔。