脉动热管是一种基于毛细通道内热驱动气液脉动蒸发（沸腾）-冷凝相变传热的高效传热元件,具有结构简单、成本低廉、可进行长距离能量运输及重力适应能力强等特点。因此,脉动热管在多热源的电子器件散热、变重力载荷下的热量高效传递以及长距离余热回收利用等方面展现出了广阔发展潜力。目前,多热源模式下脉动热管内复杂的气液两相流动及其内在机理还没有得到充分揭示,特别是加热模式和倾斜角度对气液两相脉动流动行为和传热特性的影响机理尚不清晰。而且,在过载下脉动热管流动和传热机理还有待深入研究。另外,利用脉动热管实现热量逆重力长距离无泵输运的应用研究亦较为匮乏。为此,本文开展了多热源模式下脉动热管流动与传热特性研究、过载下脉动热管流动与传热特性研究及脉动热管逆重力余热回收等方面的实验研究。为了深入了解多热源模式下脉动热管内复杂的气液两相流动行为及内在机理,设计和研制了面向多热源散热的板式脉动热管,研究了三种多热源加热模式及不同工作倾角下脉动热管内气液两相运动行为、传热特性和左、右两侧的性能差异,考察了板式脉动热管的启动功率、启动时间和启动温度等启动特性等。研究结果表明:在全加热模式和左、右半加热模式下,随着热负荷的增加,脉动热管都依次经历了未启动（S）、间歇脉动（S&P）、伴随有循环产生的脉动（P&C）以及循环（C）四种运行模式。其中,在循环运行模式下脉动热管性能达到最佳。全加热模式时,热负荷的增加和工作倾角的减少有助于管内循环状态的产生。在左、右两侧半加热模式时,脉动热管进入各工作状态所需热负荷对工作倾角不敏感。在全加热和右侧加热模式时,工作倾角的增加有助于脉动热管的启动。而在左侧加热模式时,工作倾角的增加却对脉动热管的启动产生了阻碍作用。三种加热模式下,热负荷的增加提高了脉动热管的启动温度,但却降低了脉动热管的启动时间,且脉动热管的启动温度和启动时间对工作倾角的敏感度较低。全加热模式下,脉动热管左、右两侧当量导热系数的离散程度统计数据指标（DR值）随工作倾角的增加而增大,在水平工作倾角下最低,而在垂直工作倾角下达到最高,二者相差2.79倍。而对于左、右两侧半加热模式,脉动热管左、右两侧当量导热系数的DR值在0³60^°工作倾角范围内的相对变化≤37.8%。在全加热模式中,脉动热管当量导热性能达到了6063航空铝合金的15.8倍,自身重量仅为同体积6063航空铝合金的91%,并且该脉动热管在0³60^°工作倾角范围内的当量导热系数的相对变化≤16%。为了研究过载下脉动热管的流动和传热机理,设计并搭建了旋转平台,并以其产生的离心加速度在地面上模拟实验所需载荷。研究了两种布置方式不同载荷下脉动热管内气液两相运动行为和传热特性。研究结果表明:在周向布置方式和径向布置方式下,离心加速度的产生和增加都抑制了管内工质循环的产生,继而导致其传热性能的下降。对于周向布置方式,在2.5g₀时,随着热负荷的增大,管内工质依次经历了S&P、P&C和C模式。其中,在C模式下脉动热管性能达到最佳。在低热负荷时,0².5g₀离心载荷范围内的当量导热系数的相对变化≤28.2%。而在高热负荷时,这种相对变化会由于管内压差驱动力的加大而减少至19.6%。而对于径向布置方式,在2.3g₀时,随着热负荷的增大,管内工质依次经历了S&P、P&C和C模式。在低热负荷时,0³.6g₀离心载荷范围内的当量导热系数的相对变化≤48.6%。而在高热负荷时,这种相对变化会由于管内压差驱动力的加大而减少至34.8%。为了研究脉动热管逆重力余热回收,首先进行了脉动热管芯体性能检验,研究了三种工作倾角下脉动热管的传热性能大小及其变化规律;设计并搭建了脉动热管逆重力回收烟气余热以加热低温柴油的实验平台,研究了给定加热功率下导热芯体、燃油在不同传热方案下的演变特性,同时对不同工况下余热利用热回收性能进行了定性和定量的评价。实验结果表明:随着工作倾角的减小,脉动热管传热性能不断下降。尽管如此,其当量导热系数仍为纯铜介质的17.4倍。在余热回收中,脉动热管和纯铜棒的传热性能皆随加热功率的增加而增大,而在本实验中脉动热管当量导热系数约为纯铜棒的3.3倍。另外,金属格板在水平方向具有均温效果。而在垂直方向,由于温度梯度较大,金属格板的均温作用更为明显。当脉动热管为导热芯体时,其对应的余热回收效率相比纯铜棒有较大提升。而金属格板的加入,也在一定程度提高了余热回收效率。与用于余热回收利用的传统纯铜导热介质相比,采用脉动热管结合金属格板的余热回收系统的余热回收效率可提升约1倍。这为实际工程中回收利用顶部废热提供了一种新思路。