对于由气相传质扩散特性控制的混合蒸气冷凝过程,利用固液与气液界面效应强化冷凝传热是近年来研究的热点课题。超疏水表面具有极低的表面自由能,水滴在表面上形成完美球状,运动性强,可同时促进固液与气液界面的运动和混合特性,具有很好的应用前景。本文针对纯蒸汽和水蒸气一空气混合蒸气滴状冷凝环境中超疏水表面冷凝液滴润湿行为与传热特性进行了较为系统的实验与理论研究。采用过硫酸钾氧化金属腐蚀方法和自组装技术得到了紫铜基超疏水表面(Superhydrohpobic surface, SHS)。分别利用乙醇液膜预铺展和超声振荡两种方法在SHS表面上构建了Wenzel模式液滴,对比考察了Wenzel、Cassie模式液滴润湿的光学特征,为进一步研究冷凝环境中液滴润湿行为提供依据。通过纯蒸汽和水蒸气-空气混合蒸气滴状冷凝环境中,冷凝液滴形态、合并行为、改变操作条件控制冷凝液滴空气囊结构重新分布和润湿模式转变等冷凝液滴润湿特性和动态演化行为的可视化,对比静态液滴行为分析了冷凝环境下超疏水表面液滴润湿、合并、脱落等过程中表面润湿模式的演变,提出了超疏水表面冷凝液滴模式：纯蒸汽冷凝环境中,呈冷凝液完全浸润模式；含不凝气蒸汽冷凝中,呈具有空气囊结构的冷凝液滴部分浸润模式,不凝气含量不同,液滴浸润率不同,表观接触角不同。由于高不凝气含量下冷凝液滴浸润率小,实验发现蒸汽滴状冷凝液滴合并过程中出现脉动现象与弹跳行为。实验研究了SHS表面上两个等半径Cassie模式液滴合并诱导液滴弹跳的现象。液滴弹跳运动过程中,呈现规律性伸缩振荡。基于能量守恒理论对合并诱导弹跳过程的分析表明,液滴合并诱导弹跳现象存在最小液滴半径,随着液滴半径的增大,液滴首次弹跳高度先增大后减小,至最大液滴半径不在发生弹跳现象。进一步结合冷凝环境中液滴润湿模式,讨论了混合蒸气滴状冷凝液滴合并诱导弹跳现象,结果表明,只有“有效合并”区域内的初始液滴合并才能诱导弹跳现象；不凝气含量越高,发生合并诱导弹跳现象的液滴半径范围越大；一定不凝气含量下,蒸汽冷凝液滴合并诱导弹跳现象的表面具有一个临界表面固液分率,表面固液分率大于临界固液分率的超疏水表面上,无液滴合并诱导液滴弹跳现象发生；不凝气含量越低,临界固液分率越小。超疏水表面上冷凝液滴模式的不同与高不凝气含量下液滴合并诱导的弹跳现象必然导致其冷凝液滴分布特征的不同。本文制备了冷凝液滴模式不同的W区和C区分区表面,考察了滴状冷凝液滴瞬态尺寸分布演化特征,发现W区和C区不同模式的冷凝液滴瞬态尺寸分布演化过程中都出现了双峰特征,最终演化为经典的指数分布特征。高不凝气含量下,液滴合并诱导弹跳现象导致超疏水表面上,频繁有较小液滴合并而脱离表面,裸露出的空白表面上液滴继续核化、生长、合并、脱落。实验范围内,超疏水表面的液滴尺寸集中于10-15μm,液滴瞬态尺寸分布演化过程中无明显的双峰特征。通过竖壁、竖管蒸汽冷凝传热测试平台对光滑亲水Cu-1、粗糙亲水Cu-2、光滑疏水HS、粗糙超疏水SHS-1和SHS-2五种不同润湿特性的表面进行了重复的纯蒸汽与水蒸气-空气混合蒸气冷凝传热实验测试。不同物理化学性质的五种冷凝表面实现了不同的固液界面效应：Cu-1、Cu-2表面呈膜状冷凝,HS、SHS-1、SHS-2表面呈滴状冷凝形态；根据超疏水表面冷凝液滴润湿模式的分析,具有多重微观粗糙结构的Cu-2、SHS-1、 SHS-2表面在纯蒸汽冷凝环境中,微观毛细结构空穴内部的冷凝水和突起的基体表面共同形成了“复合冷凝表面”,液固表面自由能差减小,影响了Cu-2、SHS-1、SHS-2表面的传热性能。此外,表面微观毛细结构中充满冷凝水导致液膜热阻增加,蒸汽冷凝条件下接触角滞后增大,进而影响了冷凝传热性能。而与纯蒸汽的数据对比,不凝气存在下,相同过冷度下HS、SHS-1、SHS-2表面传热通量接近,这说明含有不凝气的蒸汽冷凝条件下,热阻主要集中在气相侧,SHS-1、SHS-2表面的微纳米结构中无冷凝液滞留引起的附加热阻。从冷凝液滴不同润湿模式角度分析了超疏水表面纯蒸汽以及含不凝气蒸汽冷凝传热性能的差异。