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基板表面固着型微小液滴蒸发不仅在动力装置冷却、核反应堆热控、化工设备热交换等工业领域中具有广泛重要应用,而且伴随近年来微纳技术的快速发展,在微电子器件制造及冷却、微型光电材料制备、微全分析系统（μTAS）等前沿科技领域亦展现出广阔应用前景,受到国内外学者的广泛关注。对基板表面固着型微小液滴蒸发特性及热质输运机理的深入理解和掌握,是发展和完善其应用的关键,而随着微小液滴蒸发应用领域的拓展,许多基础性科学问题亟待深入研究和厘清。为此,本文针对基板表面固着型微小液滴(10-6 m<R<lc,R为液滴接触半径,lc为液体毛细长度)的蒸发特性及热质输运机理开展了深入系统的研究。首先研究了固着型微小液滴蒸发速率及其理论预测,进而详细分析了三种典型蒸发模式下液滴形态的演化规律。在此基础上,进一步研究了基板全局加热下微小液滴蒸发的热质输运模型及其形态演化行为,分析了液滴气液界面Marangoni效应对液滴蒸发特性的影响规律。鉴于Marangoni效应与液滴表面温度分布有重要关系,本文还通过底部微型加热方式实现了对微小液滴表面温度分布的调控,并进一步研究了局部加热下液滴表面温度分布特征及其内部微流动的调控机制。本文主要工作和成果如下:（1）基板表面固着型微小液滴蒸发速率基于纯扩散蒸发模型,研究了环境温度下等温基板表面固着型微小蒸发液滴周围蒸气传质规律,分析了液滴形态对其蒸发速率的影响机理。发现非半球形液滴周围蒸气浓度沿空间各方向上的分布随着与液滴距离的增加而趋于一致,并表现出与相同表面积下半球形液滴周围蒸气浓度分布相同的规律;相比接触角和接触半径,液滴表面积才是决定液滴蒸发速率的关键几何形态参数;提出了一个全新的液滴蒸发速率预测关联式,该关联式不仅数学形式简单且可适用全接触角范围（0<θ<180o）;在此基础上,进一步获得了液滴蒸发速率与液滴表面积平方根成正比的重要结论。最后,通过可视化测量系统对得到预测关联式和结论进行了实验验证。（2）微小液滴蒸发过程中形态演化规律理论研究了常接触半径（CCR）、常接触角（CCA）以及“黏-滑”（SS）三种典型蒸发模式下,液滴接触角、接触半径以及体积等形态参数随时间的演化关系。构建了三种蒸发模式下液滴接触角、接触半径随时间演化行为的理论模型。在此基础上发现:亲水性表面SS模式下的蒸发液滴（θ0≤90o）体积演变规律始终介于CCR（上限）与CCA（下限）模式之间;而疏水表面SS模式下的蒸发液滴（θ0>90o）,其体积随时间演变关系会随后退接触角增加而突破CCA模式,但在其后退接触角达到θrec=90o后又重返回CCA模式;对于初始形态相同的液滴,即使后退接触角不同,仍可具有近似相同的体积演化行为,并揭示了液滴体积随时间演化规律本质上是由液滴表面积与蒸发速率及接触角之间关系所决定的物理机理。（3）基板全局加热下微小液滴蒸发热质输运模型及演化行为构建了描述加热基板上液滴蒸发过程的热质耦合输运数值模型,该模型全面考虑了液滴蒸发过程中蒸气传质、基板-液滴-空气的三相耦合传热、液滴内部和空气自然对流、液滴气液界面的蒸发冷却效应和Marangoni效应等多种热质传递机制,与实验结果吻合良好。基于该模型研究了亲水性加热基板表面液滴在常接触半径模式下蒸发过程及其形态演化行为,分析了加热基板温度、环境湿度、液滴尺寸等对液滴蒸发演化行为的影响规律。研究发现液滴在加热基板上常接触半径蒸发模式中,液滴接触角和体积随时间的演化关系遵循着与加热基板温度、环境湿度、液滴接触半径无关的普适性无量纲演化规律;在此基础上,提出了加热基板上液滴在常接触半径蒸发模式下接触角和体积随时间演化关系的理论关系式,并通过实验进行了验证。（4）微小液滴气液界面Marangoni效应及其对蒸发特性影响研究了液滴蒸发过程中Marangoni效应对液滴流场、温度场、蒸发速率等蒸发特性的影响规律。研究发现:存在一临界接触角,大于此临界角时Marangoni效应会强化液滴整体传热,而小于此临界角时Marangoni效应在液滴顶部形成的流动滞止区会恶化液滴顶部局部传热,进而导致了液滴顶端温度较无Marangoni效应时有所降低的现象;Marangoni效应会使液滴表面除顶端区域外的局部蒸发速率分布更为均匀,这为Marangoni效应抑制咖啡环现象提供了新的机理解释;Marangoni效应对液滴蒸发速率的提升作用随着液滴接触角和基板温度增加而增加,当液滴接触角小于60o且基板为室温25oC时,Marangoni效应对液滴蒸发速率的影响可忽略,而当液滴接触角为90o基板温度为55oC时,Marangoni效应可提高液滴蒸发速率30.3%。（5）局部加热下微小液滴表面温度分布及其内部微对流调控机制通过微型加热元件成功实现了对接触半径为1.6 mm液滴底面的局部加热,借助微距红外热像技术探究了局部加热液滴表面温度分布特征及其与加热功率的关系,并进一步通过数值模拟分析了局部加热下液滴内部微流场特征及调控机制。研究发现局部加热方式不仅可灵活改变液滴表面温度梯度方向,而且液滴表面最大温差可较自然蒸发及全局加热方式有显著提升,这表明局部加热方式能有效调控液滴表面温度分布,进而可实现对液滴内部微流动的高效操控;同时存在最佳的加热功率范围来调控其表面温度分布,当加热功率超出最佳范围后,继续增加加热功率将不会有效提高液滴表面温度梯度;相比基板全局加热方式,局部加热能够显著强化液滴内部对流,并且局部加热下液滴表面的顶部温度高边缘温度低的分布会在液滴中引起与全局加热模式下相反方向的环状对流,还会抑制液滴内部蒸发补偿流。这一研究为局部加热调控液滴内部微对流及其强化传热传质提供了重要的理论和技术支撑。