随着社会经济与科技的日益发展,能源在人类生产生活中的地位越来越高。热能是一种十分常见的能量形式,日常生活和工业生产都离不开热能的参与。与单相传热相比,气液相变传热能够产生更多热量,无论是直接使用还是储存都具有很高的效率。气相进入液相产生气泡,气泡与液相直接接触传热能够减少中间过程产生的热损失,是理想的相变传热方式。研究气泡动力学有助于强化传热,对热能的高效利用具有重要意义。针对液相中气泡行为持续时间最长的生长和上升过程,本文以特征长度和上升速度作为对象,系统研究了不同条件下气泡动力学特性的变化。具体开展的工作如下:（1）以能量方程和传热微分方程为基础,从传热学的角度,对固定外界输入热流密度条件下气泡在水中的生长和上升过程建立数学模型,求解得到气泡生长率,并给出气液两相温差为30℃、50℃、70℃,热流密度为1000W/m2、2000W/m2、3000W/m2和5000W/m2时气泡半径随时间的变化曲线。结果表明,气液两相温差和热流密度的增大均能促进气泡的生长,对上升过程的影响明显大于对生长过程的影响。温差提高40℃,使生长过程气泡半径多增大5.6%,上升过程气泡半径多增大21%;热流密度增大2000W/m2,使生长过程气泡半径多增大4%,上升过程气泡半径多增大31.5%。在生长过程中,热流密度增大到一定值时才会对气泡产生明显影响。（2）使用实验的方法,研究了金纳米溶液浓度与光照强度对气泡当量直径、高宽比和上升速度的影响。结果表明,浓度与光照强度对气泡的生长均有促进作用。光照强度越大,气泡半径和上升速度越大;存在一个最佳浓度,使气泡的半径和上升速度达到最大。本实验最佳浓度为40ppm,与4suns的光照搭配,使气泡在生长过程中体积增大25%,上升过程高宽比减小23%,速度变为初始速度的4倍。光照对气泡上升过程高宽比影响较小,1.5suns的变化只能使高宽比相差4%。（3）使用多相流模拟的方法,研究了不同加热方式和不同热流密度对气泡上升轨迹和高宽比的影响。结果表明,气泡在水中的上升轨迹会向左偏移,左侧加热能加大其偏移程度,顶部加热、底部加热和右侧加热会减小其偏移程度。当热流密度为3000W/m2时,左侧加热使气泡向左的偏离程度达到最大的4.5°;底部加热时气泡会偏离中心线向右移动,偏离角度为0.5°。若同样采用顶部加热的方式,热流密度为1000W/m2时,气泡向左偏移程度很大,几乎与无加热条件相同,达到4°;5000W/m2时气泡向左偏移程度最小,几乎不发生偏移。加热方式和热流密度通过影响气泡上升过程的受力而影响其高宽比,但高宽比基本变化趋势不变。