两相闭式热虹吸管,是目前人们所知的最有效的传热元件之一,其热导率超过任何一种己知的金属,具有结构简单、造价低和传热性能优良等特点,在航天技术、余热回收、新能源开发、机械和医疗等领域得到了广泛的应用。诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授领导的国际大科学工程AMS,安放在国际空间站上,首次开启了人类太空中的粒子实验。山东大学2004全面参加了这项计划,并全面负责热系统的研究、设计、制造及控制。山东大学设计研究的热管技术成功地应用在AMS热控系统中,在三年多的在轨运行中表现良好,使该热控系统成为AMS-02所有子系统中性能最稳定的部分,保障了AMS整体的正常工作。本文基于国际重大科学工程阿尔法磁谱仪(AMS)热控系统中热管强化特性研究的积累与经验,着眼于工业和民用领域,以强化两相闭式热虹吸管传热特性为研究目的,主要通过实验手段,研究分析在不同强化措施下的不同工况、不同功率变化等条件下热虹吸管的传热特性,特别研究分析了热虹吸管不同内部结构变化和不同工质变化,以及两种相结合的复合强化方式对热虹吸管传热性能的强化特性,探讨其强化传热机理,为热虹吸管性能提升和强化传热研究探索积累了可行有效的路径。本文首先对热虹吸管的研究现状进行了综述,论述了热虹吸管基本传热理论,着重分析了热虹吸管蒸发段和冷凝段的传热过程、换热系数经验公式和热虹吸管传热极限。同时对采用高效传热工质和管壁内表面处理等两相闭式热虹吸管强化传热方式的机理和方法进行了介绍。针对内螺纹表面的强化传热特性,运用FLUENT和MATLAB软件对内螺纹两相闭式热虹吸管蒸发段和冷凝段进行了相应的计算和模拟分析,得到了内螺纹两相闭式热虹吸管的最佳内螺纹齿高范围及其对传热性能的影响特性。其次,自主设计研制了一系列热虹吸管,确定了热虹吸管的制造工艺流程,搭建了热虹吸管综合测试实验台,为热虹吸管设计、加工及实验研究提供了借鉴。随后,实验研究了不同内部结构的热虹吸管的传热特性,特别探讨了内螺纹结构整体布置及分段布置对热虹吸管传热性能的影响,并将交叉齿内螺纹结构应用至热虹吸管中。研究结果表明,内螺纹结构能够明显增加热虹吸管内部换热面积及冷凝换热,缩短了两相闭式热虹吸管的启动时间；绝热段和冷凝段连续布置内螺纹结构可极大提高热虹吸管传热性能。研究表明热虹吸管的冷凝段与绝热段的内螺纹结构连续性对其传热整体性能影响较大,而绝热段与蒸发段的内螺纹结构连续性影响较小。最后,实验研究了内螺纹结构和自湿润流体相结合的两相闭式热虹吸管复合强化传热特性,比较分析了复合强化后与光滑水两相闭式热虹吸管的传热性能,发现水平和垂直状态下复合强化热虹吸管的传热性能均有较大幅度提升。同时分析比较了自湿润流体和水工质对热虹吸管传热性能的影响,发现小加热功率下,自湿润流体较工质水具有更为稳定的工作温度和相对较低的启动温度；水平和小角度工作状态下,自湿润流体的Marangoni效应对工质回流起到促进作用,能极大提高热虹吸管的传热极限,热虹吸管传热性能强化明显。通过内螺纹结构和自湿润工质的强化特性研究可以看出采取复合强化措施可以有效提升热虹吸管的传热性能,从而对热虹吸管能在更多领域表现出更佳的性能表现提供了一种可行的研究思路。