凝结问题是传热传质中的一个重要问题，由于其现象广泛，换热效率高，在工业冷却，自然界防冰防霜和雾霾治理等领域均有重要意义。对凝结的研究通常有实验研究、数值模拟和理论研究三种方式，本文采用理论建模的方式对凝结成核理论进行分析求解，采用了经典热力学模型和密度泛函理论（DFT）分别建立了凝结成核在不同环境条件和不同表面上的数学模型，得到了关于凝结成核影响因素的一系列结论，对工业应用以及新领域的实验研究具有预示意义。　　首先，利用经典热力学理论建立了凝结成核的几何模型和物理模型，分别分析了均相成核和非均相成核的情况，并定量分析计算了过冷度、壁面疏水性、湿空气湿度、软表面特性以及外加电场对凝结的影响，并对比分析了凝结成核与沸腾成核规律的异同，通过成核临界势垒的计算，推测了更利于非均相凝结发生的条件，可以为后续的防霜防雾研究做出理论预测。　　其次，基于建立的经典热力学模型的分析所得到的结论，设计了一个更利于延迟凝结的表面，将其应用于防霜防雾研究中，做了实验测试。搭建的试验台基于热泵空调平行流换热器，研究其经过不同表面处理后的防霜特性。设计了有利于延迟凝结和结霜的涂油疏水软表面，实验表面对于防霜具有一定效果。　　之后基于密度泛函理论（DFT）建立了LJ流体的凝结成核相变模型，分析了均相成核和纳米颗粒表面的非均相成核，并建立了纳米颗粒表面不同成核模式的几何模型，进行了相变计算。在纳米尺度下，经典热力学模型已不适用，所以采用了DFT进行分析计算，对实际流体分析其密度分布以得到宏观热力学特征。这一计算的意义在于--近年来纳米流体成为热门研究领域后，对于纳米流体中纳米颗粒的表面非均相相变成核模式依然不能用实验手段直接观测，而这一问题对于研究纳米颗粒的传热特性又至关重要，所以通过密度泛函理论对其分析具有重要的预测意义。