沸腾换热是一种十分高效的热量传递方式,其能够利用液体相变过程中的汽化潜热,达到快速吸收表面冗余热量的目的。因此,沸腾换热在高热流密度器件散热领域具有巨大的应用潜力。本文通过饱和池沸腾实验研究了方柱阵列表面的润湿性模式以及结构化参数对于沸腾换热性能的影响,并基于气泡动力学行为分析了非均匀润湿性模式和方柱阵列结构对于沸腾换热性能的协同强化机制。主要的研究内容及结果如下:（1）通过慢走丝线切割加工技术制备了三组方柱阵列表面,与光滑表面相比,方柱阵列表面的沸腾换热性能得到了大幅强化,其临界热流密度（CHF）和沸腾换热系数（HTC）均获得了显著提升,而起始沸腾点（ONB）对应的壁面过热度均发生了明显降低。（2）通过化学刻蚀和低表面能物质修饰的方式在方柱阵列表面的基础上制备了两种均匀润湿性模式,分别为均匀近超亲水和均匀疏水模式。实验结果表明,相较于未改性（本征亲水）表面,均匀近超亲水表面能够在高热流密度下强化换热,但其在低热流密度下的换热性能较弱;相反,均匀疏水表面在低热流密度下的换热性能得到强化,但其在高热流密度下会发生换热恶化。（3）通过对疏水表面的微方柱柱顶进行打磨获得了具有疏水槽道和亲水柱顶的非均匀润湿性表面。实验结果表明,无论是低热流密度区域还是高热流密度区域,改性表面的HTC均始终高于对应尺寸下的未改性表面,但是,其CHF均发生了较为明显的恶化。（4）通过对方柱阵列表面的微方柱柱顶进行化学改性获得了具有亲水槽道和疏水柱顶的非均匀润湿性表面。实验结果表明,当柱顶疏水面积较小时（即微方柱柱宽较小时）,改性表面的汽化核心密度以及汽泡脱离频率均高于对应尺寸下的未改性表面,其CHF和HTC均能够获得显著地提升;但是,当柱顶疏水面积过大时（即微方柱柱宽过大时）,改性表面的汽泡容易在高热流密度区域发生过度合并,从而造成换热恶化。（5）通过对柱顶疏水表面的微方柱柱顶进行局部打磨获得了一系列具有不同柱顶疏水区域分布模式的分布式润湿性表面。实验结果表明,分布式润湿性表面能够有效地调控汽泡的成核位置、调节汽泡的合并及脱离方式,从而抑制汽泡在高热流密度区域的过度合并、改善表面的沸腾换热性能。相较于光滑表面,分布式润湿性表面的CHF和HTCmax最高可分别提升约89.5%和141.9%。图56幅,表8个,参考文献110篇