脉动热管不仅具有体积小、结构简单且能实现高效热量传输等优点,而且因其独特的结构能满足电子设备散热安装需求,因此它成为了应用在电子元件冷却和空间控热领域的新型高效元件。本文在普通型等管径脉动热管的研究基础上,提出了一种新型的变管径单回路脉动热管,并利用VOF方法建立了气液两相流动与传热的非稳态模型,对普通等管径脉动热管和变管径单回路脉动热管进行了数值模拟。利用工质的气体体积分布云图分析了两种脉动热管管内的气液两相行为及其流向的特点;根据两种脉动热管的蒸发段温度振荡曲线分析了变管径结构对脉动热管启动温度和振荡的影响;通过改变脉动热管的管径比值及运行工况得到了两种脉动热管的启动时间和运行热阻的规律,并对两种脉动热管的启动时间和运行热阻进行了比较分析。模拟结果表明:变管径脉动热管在运行过程中,管内工质会形成稳定的循环流动。由温度振荡曲线也得知,变管径结构增加了管内工质蒸发段温度的振荡频率,并减小了温度的振荡幅度。随着管径比值的增加,变管径脉动热管的启动时间会增大;随着加热功率的增加,变管径启动时间的差值逐渐增大。在相同工况下,以甲醇为工质的变管径脉动热管的启动时间最短。随着加热功率的增大,脉动热管的运行热阻先减小后趋于平稳。当充液率为40%时,变管径结构对脉动热管的影响更强,此时变管径脉动热管与普通等管径脉动热管运行热阻的差值最大。相同工况下,以水、甲醇、乙醇为工质时变管径脉动热管运行热阻降低程度不同,其中以甲醇为工质的变管径脉动热管的降低程度最明显。