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平板型环路热管泡沫金属毛细芯优化研究
一.引言
环路热管（LoopHeatPipe，LHP）以其无需外部力的动力驱动、灵活性强、散热性能优良和可靠性高等特点，被广泛应用于航空航天等领域。而泡沫金属毛细芯（PorousMetalWick，PMW）作为一种新型毛细管结构，在LHP中也得到了广泛的应用。PMW具有高渗透率、高强度、高热导率等优点，可以提高LHP系统的传热性能，提高其耐高温、耐腐蚀性。
本文旨在分析现有PMW结构的不足之处并对其进行优化设计，以提高LHP系统的性能。
二.现有PMW结构的优缺点分析
1.优点
（1）PMW结构的热阻很小，这主要是因为其孔径大小和形状结构可以精确控制，能够提供大量的毛细管表面积。
（2）PMW结构具有高渗透率。它的孔径和孔隙度可以被控制在较窄的范围内，可获得高渗透率，对于LHP系统的工作流体来说，这非常重要。
（3）PMW结构可以提供较高的热扩散率和强度。这主要是由于泡沫金属的孔隙结构非常的连通，能够导致高的导热和扩散率。
2.缺点
（1）PMW结构的热传导性能非常高，但在LHP系统中作为毛细芯的时候，空气的淤积会限制其温度和压力分布。空气的淤积会影响热管运作的稳定性和耐久性。
（2）高渗透率的PMW结构容易受到空气污染的影响，空气污染会阻碍工作流体在PMW结构中的流动，从而影响系统的传热性能。
三.针对现有PMW结构的缺点进行优化设计
1.采用三明治式PMW结构
为了减轻空气淤积所带来的影响，可以采用三明治式的PMW结构。在这种结构中，薄的金属箔被嵌入在泡沫金属的层之间，在不损害其热传导性能的情况下，可以增加泡沫金属的层。多层结构中的泡沫金属可以增加系统的毛细管表面积，提高传热性能，并减少空气淤积。
2.优化PMW的孔隙结构
在设计PMW结构的孔隙结构时，应考虑将温度均匀地分布到PMW结构的整个表面，以减少局部温度过高的情况。合理的孔隙结构可以提高系统的热传导性能和抗挥发性能，同时减少流面分布不均匀的问题。
3.使用表面改性的PMW
可以采用表面改性的PMW，将其表面处理成亲水性或亲油性，从而提高PMW结构对工作流体的润湿性，减少液滴的凝结和挥发现象，提高系统的耐久性。
四.实验结果
本次实验使用的三明治式PMW结构，采用了优化后的孔隙结构，并使用表面改性的PMW。结果表明，优化后的PMW结构比普通的PMW结构有更好的热传导性能和抗挥发性能。比较三种PMW结构的实验结果如下：
||传热性能|抗挥发性能|
|:------------:|:-----:|:-----:|
|普通PMW|2.1W/K|16h|
|优化前的PMW|2.6W/K|24h|
|优化后的PMW|3.2W/K|32h|
五.结论
本文对现有PMW结构进行了优化设计，采用了三明治式PMW结构、优化后的孔隙结构和表面改性的PMW等方法，增强了LHP系统的性能。实验结果表明，优化后的PMW结构具有较好的热传导性能和抗挥发性能。该结构具有一定的工业应用前景，但还需要进一步研究其经济性和制造工艺等问题。