液滴撞击热固体表面的动态特性过程与催化裂化、内燃机燃料燃烧、喷淋冷却等工程息息相关。对其过程及内在机理的认识,不但能够丰富自由界面气液两相流及传热理论体系,而且对于传质传热工程应用具有重要指导意义。本文利用高速摄像机实验研究了液滴撞击热曲面和微沟槽阵列表面后的动态行为,探讨了撞击液滴的动态特性,并对其结果进行了相关理论分析。利用高速摄像机记录了液滴撞击热曲面后的动态过程,分析了液滴沸腾模式、铺展和接触时间的变化。相对液滴撞击凸面而言,相同撞击速度下,凹面动态Leidenfrost温度更低。撞击曲面后,液膜沿曲面方向的重力分量促进液滴在凸面上铺展,相反抑制液滴在凹面上铺展,同时此重力分量随着曲面直径的减小而增大,相应地液滴在凸面上铺展比更大,而在凹面上更小。液滴与固体表面的局部直接接触产生的快速热交换提高了液滴温度,随之液滴的表面张力及粘度减小,此将对液滴的铺展有一定的促进作用。相比液滴撞击平面,曲面非对称结构导致液滴撞击之后质量不均匀分布,继而膜态沸腾的液滴在凸面轴线或者凹面弧线方向上快速回缩,最终带动整个液滴快速脱离曲面,减小液滴与曲面接触时间,且曲面直径越小接触时间越小。此外,随着曲面温度的增加,撞击Weber Number对液滴与曲面接触时间的影响逐渐减小。制造了微沟槽间距梯度变化的阵列结构表面,进行了液滴撞击结构表面及光滑表面后动态特性对比实验。常温下,撞击液滴在结构表面上处于亲水状态,基本沿着垂直沟槽方向对称铺展。高温下,不同沸腾状态下的液滴在光滑固体表面上基本上对称铺展及弹跳,而对液滴撞击结构表面,发现接触沸腾时液滴朝向结构更加浓密区域弹跳,膜态沸腾时液滴弹跳方向却刚好相反。在热结构表面上,液滴与结构表面之间主要存在毛细力和蒸汽压强作用力。当液滴处于接触沸腾状态时,液滴与表面之间存在直接接触,间隙梯度变化的沟槽结构对液滴产生非均匀的毛细力作用,最终液滴整体受到朝向结构密集区域的杨氏力作用并朝向此密集区域弹跳。而当液滴处于膜态沸腾状态时,液滴与结构表面之间几乎没有直接接触,此时液滴与结构表面之间的蒸汽压强对液滴定向弹跳起到决定作用。因为液滴左边下浓密结构部分产生的蒸汽压强作用更大,液滴整体受到朝向右边的作用力,所以最终朝向右边稀疏区域弹跳。以上探究的热结构表面上液滴的定向弹跳运动对微流控芯片、高效热交换设备的结构设计具有重要参考价值。