随着现代社会对动力源的需求愈发迫切,内燃机的功率和集成度不断提高,造成活塞承受的热负荷急剧增加。目前大部分高功率内燃机的活塞均采用铸造内冷油腔冷却方法,但活塞往复运动过程中,腔内润滑油振荡冲击油腔表面进行换热,却存在无法完全覆盖油腔表面的情况,造成局部表面与空气直接接触,换热系数变小,换热能力不足,从而使高温下油腔壁面局部产生干锅,即:润滑油变质、结焦,已成为制约内燃机洁净高强化发展的一个瓶颈。单纯的增大或改进内冷油腔结构无法解决该问题,所以必须寻找一种可以解决壁面油膜覆盖率低的方法。经前人探究发现,微纳米结构超亲油壁面具有超强毛细力,使油液更易在壁面附着铺展,形成具有一定厚度的稳定油膜,能完全覆盖表面;超强毛细力还能使油膜变薄,热阻变低,进而强化液膜传热;同时还能强化壁面润滑油的微流动,提升液膜蒸干热流极限,使液膜不易蒸干。本文通过实验方法,采用去离子水作为冷却工质,探究腔内振荡换热机理。对进一步强化内冷油腔冷却能力,从而解决滑油结焦问题提供了新思路。本文采用激光烧蚀工艺制备了微结构表面,采用过氧化氢腐蚀方法制备了超亲水表面,并将两种方法结合制备了微结构超亲水表面,表征接触角接近0°。将所制备表面应用于自行搭建的往复振荡冲击换热及可视化实验台,并通过间歇性喷雾实验模拟往复振荡下冷却工质间歇性接触上壁面时的换热特性,实验结果表明:（1）充液率为50%时,既可以保证往复冲击振荡,又可以保障上壁面得到足够的液膜覆盖,所以此时换热特性最好;伴随曲轴转速的增大,腔内液相更加活跃,与气相混合程度变高,对上壁面的冲击增强,换热特性得到强化;对比四种表面的换热特性,相比于抛光表面,另外三种表面均有一定程度的换热强化效果,其中微结构超亲水表面换热特性最强,平均提升18%。（2）在高温情况下,充液率仍在50%时为最佳,但为了防止腔内上壁面局部蒸干,要避免腔内充液率低于50%;在实验的热流密度范围内,抛光表面和微结构表面首先在腔尾出口处发生局部蒸干现象,随后扩散至全腔造成膜态沸腾,但微结构表面具有一定亲水性,局部蒸干热流密度为抛光表面的2.3倍,其他两种超亲水表面没有发生该现象,说明超亲性质表面可有效延迟临界热流密度点。（3）转速的提高使得换热壁面及时得到冷却工质的冲击,从而有效提高临界热流密度。同时,采用超亲水表面也可有效推迟蒸干现象发生,相比抛光表面最高提升了66%。