Computational and experimental investigations of fluid flow and heat transfer aspects of loop heat pipes (LHPs) are presented in this thesis. The overall goal is to formulate and develop co st-effective mathematical models and numerical solution methods for computer simulations of LHPs. This work has five distinct parts.

First, a basic network thermofluid model of conventional LHPs operating under steady-state conditions is proposed, implemented, tested, and applied. It illustrates the main steps in the formulation of such models. The capabilities of this basic mode1 are assessed by applying it to an LHP for which experimental results are available in the literature. The results show that this model is capable of at least qualitatively accurate predictions and could serve as a tool in preliminary designs of LHPs.

Second, experimental apparatus and procedures are designed and implemented for measurements of the following properties of sintered powder-metal porous plates that are used as wicks in LHPs:​ Porosity;​ maximum effective pore size;​ effective permeability;​ and effective thermal conductivity when saturated with a liquid (distilled water in this work). The aforementioned experimental apparatus and procedures are applied to two sintered powder-metal porous plates, one made of nickel 200 and the other of stainless steel 31.6, and the results are presented and discussed.

Third, an LHP with a flat (plate-type) evaporator and a fixed active mass of the working fluid (distilled water) is designed and constructed, and an experimental investigation of its steady-state operation is conducted. Full details of this LHP and the experimental setup and procedures are presented. The experimental results augment the available repertoire of experimental data on LHPs. They are used to test the predictions of the proposed network thermofluid mode!.

Fourth, an enhanced version of the aforementioned basic network thermofluid model is proposed and adapted for computer simulations of the above-mentioned LHP operating under steady-state conditions.

Fifth, results of experimental and computational investigations of the abovementioned LHP, operating with a stainless steel 316 wick and distilled water as the working fluid, are presented, compared, and discussed. The proposed network thermofluid model provides predictions that are within ±10% ofthe experimental results.

Des études numériques et expérimentales des aspects de l'écoulement et du transfert de chaleur des boucles fluides diphasiques [Loop Heat Pipes (LHPs) en anglais] sont présentées. L'objectif principal de cette thèse est de formuler et développer des modèles mathématiques et des méthodes de solutions numériques pour simuler les LHPs. Un modèle de réseau thermofluide de base pour le fonctionnement des LHPs

conventionnels en régime permanent est proposé, testé et appliqué. La performance de ce modèle de base a été évaluée en l'appliquant à un LHP pour lequel les données expérimentales sont disponibles dans la littérature. Ces résultats montrent que le modèle est capable de fournir des prédictions qualitative et qu'il peut être utilisé comme un outil pour les designs préliminaires des LHPs.

Des dispositifs et des procédures expérimentaux ont été conçus et utilisés pour mesurer les propriétés suivantes des plaques poreuses de poudre de métaux sintérisées qui ont été utilisé comme mèches dans les LHPs:​ La porosité, la taille effective maximum du pore, le perméabilité effective, et la conductivité thermique effective lorsque la mèche est saturée par un fluide (eau distillée). Les susnommés dispositifs expérimentaux et procédures ont été appliqués aux deux plaques poreuses construites de nickel 200 et de l'acier inoxydable 316 et les résultats sont présentés et discutés.

Un LHP avec un évaporateur rectangulaire (type de plaque) et une masse fixée active du fluide caloporteur (eau distillée) est conçue et construite, et son fonctionnement en régime permanent a été étudié. Les détails de ce LHP et du prototype expérimental et les procédures utilisées sont présentés. Les résultats obtenus sont utilisés pour tester les prédictions du modèle de réseau thermofluide proposé.

Une version améliorée du modèle de réseau thermofluide de base susnommée est proposée et adaptée pour simuler numériquement le fonctionnement du LHP mentionné ci haut en régime permanent.

Les résultats expérimentaux et numériques du LHP mentionné ci-dessus, avec la mèche fabriquée en acier inoxydable 316 sont présentés, comparés, et discutés. Le modèle de réseau thermofluide proposé fourni des prédictions qui sont à ±10% des résultats expérimentaux.