利用表面微/纳结构作为一种高效无源的强化沸腾传热技术，能够有效提高传热性能以及提高能源利用效率。微/纳结构表面的相变传递过程，因其本身结构的特殊性，相对光滑表面具有许多不同的特征。加热表面的微/纳结构可改变液体对表面的润湿特性，增加有效成核点密度，增强毛细浸润效应等，展现出独特的沸腾换热强化特性。对微/纳结构表面上池沸腾换热过程的基本现象进行系统深入的研究，探索其内在的物理机制，才能为工程应用中微/纳结构沸腾换热表面的设计及优化提供必要的理论基础。目前对微/纳结构提高沸腾换热的机理研究较为匮乏，对其中各影响因素的了解还不全面。本论文围绕微米级柱/孔阵列和纳米线/孔四种不同尺度和形状的硅基芯片的池沸腾换热，开展了实验及理论的研究，并获得下列结果。　　在沸腾汽泡成核方面：低热流密度下的可视化实验发现，微结构表面活化成核点密度极大，其数量级比光滑表面和纳米结构表面增加一倍。随着微结构尺寸的减小，活化成核点密度急剧增加。但是当结构尺寸进一步降低至纳米尺度时，活化成核点密度反而降低，接近于光滑表面的数量级。对起始沸腾点ONB的实验研究发现，微结构表面的起始沸腾过热度为最低，光滑表面的起始沸腾过热度为最高。即微结构可以提供更多的成核点，且在较低壁面过热度下即可被激活，从而有效促进了汽泡成核。针对微结构表面的汽泡成核过程，基于热力学自由能和可用能变化的分析，证实与凸面微结构相比，凹面上非均相成核所需的临界成核半径rc及可用能壁垒ΔΨ较小，这表明核态沸腾将首先发生在表面上的凹穴结构上，与实验结果相符。当表面结构的曲率半径大于100倍的汽泡成核半径时，凸面和凹面上非均相成核的临界半径与成核功均趋近于平面上的计算值，此时微结构粗糙表面可以视为平面，表面粗糙度对成核的影响可以忽略。　　在沸腾汽泡脱离方面：实验发现在低热流密度下，汽泡脱离纳米结构表面的进程明显加快，汽泡生长及脱离过程中几乎没有等待时间。与光滑表面相比，纳米结构表面的汽泡脱离直径减小一半，而脱离频率增加可达两倍。微结构表面上的汽泡脱离过程受到结构尺寸的影响，微结构直径越小其脱离直径越大，脱离频率加快，但仍明显小于纳米结构表面。由此可知，纳米结构可以有效促进沸腾汽泡的脱离。基于单个汽泡的力平衡分析，考虑了微/纳结构对粘附力的影响，提出了包含表面结构几何参数和接触角的汽泡脱离直径模型。模型反映出粗糙表面汽泡脱离直径减小的趋势，与实验结果相符。　　在沸腾曲线方面：针对各种几何尺寸的微结构和纳米结构进行沸腾实验，证实微/纳结构可以有效的降低壁面过热度，提高沸腾换热系数。微结构直径和间距越小、高度越高，换热效果越好。在低热流密度区域，换热系数的提高主要是由于实际面积的增加；而在高热流密度区域，微结构表面的沸腾曲线差异较大，说明此时换热强化的机理发生了改变。将热流密度逐渐升高至CHF随后逐渐降低，在微/纳结构表面和光滑表面上均观察到了沸腾迟滞现象，在低热流密度区域尤为明显，当降低热流密度时，沸腾曲线的变化较为平缓，其壁面过热度略有降低。通过可视化观测发现，与热流密度逐渐升高相比，当热流密度逐渐降低时，在较高热流密度下激活的成核点不会立即失效，导致其成核点密度略高，从而降低了壁面过热度，这可以很好的解释沸腾曲线的变化规律。　　在临界热流密度方面：可视化实验发现纳米结构对CHF的提高最为显著，在热流密度较高时，纳米结构的表面上沸腾汽泡尺寸减小且较少出现合并的现象，而与此相比微结构表面几乎被汽块和汽柱覆盖，换热效率相对减弱。基于Kandlikar的模型并考虑毛细作用力和临界波长的影响，提出了适用于微/纳结构表面的CHF预测公式，将其与现有模型及实验数据进行比较，此模型与微结构表面沸腾换热实验结果符合良好。本论文提出的CHF模型，可以在一定范围内较好的反映粗糙度对CHF的提高。根据公式可知，随着表面粗糙程度和固体分数的增加，CHF越高。　　本论文针对微/纳结构表面上的汽泡成核及沸腾换热特性进行了定量研究，并考虑了微结构和表面亲疏水性的影响，提出了汽泡成核和临界热流密度的理论公式，阐明了微/纳结构提高沸腾换热特性的机理。