开孔泡沫金属是一种经过特殊工艺制备的新型功能材料,具有低密度、高孔隙率、高比表面积、高比导热系数等优点,而且孔隙之间连通性好,通孔率高,使其具有极佳的换热性能,在电子器件散热等领域具有巨大的应用前景。本文针对高热流密度的功率电子元器件散热问题,以不同结构参数(孔隙率与孔密度)的泡沫铜作为研究对象,选择去离子水作为工质,系统研究泡沫铜的单相对流和两相沸腾换热性能。并分析了结构参数、质量流速、入口过冷度对换热与流动阻力性能的影响。首先针对不同泡沫铜样品,对其结构进行表征,包括:采用扫描电镜仪获取泡沫铜样品内部孔隙结构形貌;采用接触角测量仪测量泡沫铜样品的接触角,了解泡沫铜的表面润湿性能,即泡沫铜的亲疏水性能。其次以去离子水作为实验工质,设计并搭建了以泡沫铜单相流动换热测试系统。实验结果发现,泡沫铜样品的孔隙率为80%、孔密度为90 PPI的压降最小,并且换热系数最大,最大换热系数为空通道的6倍;增大泡沫铜的孔密度有助于提高换热系数,但是同时需要以付出更大的泵功损耗为代价。再次以去离子水作为实验工质,设计并搭建了以泡沫铜两相沸腾换热测试系统。研究发现:在中高热流密度范围内,低孔隙率样品能够有效抑制壁面过热度的增长。相比较泡沫铜孔密度为90 PPI(Pore Per Inch)的样品来说,孔密度为45 PPI,更有利于产生的气泡的顺利排出。增大液体的质量流速和提高入口过冷度,虽使得沸腾起始点(Onset of Nucleate Boiling,ONB)壁面过热度会延迟出现,但都有利于两相沸腾换热系数和临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)的提升,从而改善泡沫铜的沸腾换热性能。最后,通过对压力脉动结果分析,泡沫铜样品为较低孔密度和较低孔隙率能够有效抑制压降脉动,保证泡沫铜内部孔隙结构的流动沸腾为稳定流动沸腾状态。而增加质量流速也可改善泡沫铜的沸腾换热性能,但却易造成较大的压降。