沸腾相变换热是最高效的传热方式之一。由于具有超高的传热速率,可以在相对较小的温度范围内,以较小的重量/功率比,实现高效的能量传递。关于沸腾传热的基础研究将揭示沸腾行为控制的机理,通过为工程设计和开发提供建模和仿真新维度,从而直接受益于大功率设备和高科技电子系统的开发。微纳米级制造技术的进步使得在微纳尺度空间设计结构化表面进一步增强沸腾传热成为可能,而通过实验研究难以调控纳米结构表面的大量特性参数。目前,研究人员大多基于单一润湿性及表面结构的改变对气泡成核和快速沸腾进行分子动力学模拟研究,而关于混合润湿性微/纳结构表面上气泡生长和脱离的机制及粗糙度、润湿性和表面结构对沸腾传热影响的机制尚未形成一个统一的认识。本文首先针对微纳尺度分子模拟高热流瞬态相变换热模型中系统中没有热沉的特点,以及在恒定速率加热和恒定添加能量加热边界条件下金属基底的温度均为线性升高、不符合工作环境下温度响应的实际情况,提出将半无限大物体表面受恒定高热流密度加热下金属表面的温度响应随时间的变化描述此类瞬态加热条件,以此边界条件合理描述分子动力学模拟研究中的实际温升特点。通过分子动力学模拟方法,研究了该高热流密度瞬态加热条件下基于平板和纳米凹槽的混合润湿性表面对气泡成核行为和沸腾传热的影响。结果表明,本文提出的在高热流密度瞬态加热条件下,金属表面的温度响应边界条件更符合实际工作环境下的温度响应,可以很好地应用于此类分子动力学模拟研究中。在基于平板的混合润湿性表面上,当强润湿性区域占总壁面60%～70%时,可以获得最大的热流密度,且气泡成核时间接近完全强润湿性表面上的成核时间,有助于促进气泡成核及强化沸腾传热。对于混合润湿性纳米凹槽,气泡在全疏水表面发生异相成核,在全亲水表面发生均相成核。不同于汽化核心产生与全疏水性凹槽的一角,在具有混合润湿性的表面上,汽化核心在纳米凹槽的疏水性部分形成。随着疏水性区域润湿性的增强,组合壁面上方的气泡成核类型从异相成核向均相成核转变。沸腾传热性能受气泡底部微液层的蒸发和微对流的影响,混合润湿性纳米凹槽上方热流密度均随着纳米凹槽疏水性部分润湿性的增大而减小,在超亲水性基底上修饰超疏水结构,最有利于强化换热。