冷却问题已经成为钢铁工业、核工程、微电子设备以及热能控制过程中的关键问题。沸腾传热是解决该问题最为有效的方式。在沸腾过程中最重要的两个参数是沸腾换热系数(HTC)和临界热流密度(CHF)。前者决定了系统的换热效率，后者决定了系统的最大散热功率和安全限制。因此，在实际应用中的换热设备和系统都希望同时具有较高的HTC和CHF来保证设备高效安全的运行。为了研究实现该目标的技术手段，本文围绕表面改性传热面对于池内饱和核态沸腾及喷流沸腾HTC和CHF的影响，开展了以下实验和理论研究。　　采用不同的表面改性方法，制备不同的表面改性传热面来独立地控制表面纳米尺度粗糙度(Ra)，固液接触角(CA)和有效换热面积比(r：实际换热面积和投影面积之比)。使用表面改性传热面进行了池内核态沸腾传热特性实验，同时对气泡动力学进行了可视化研究。研究和总结了各种表面特性对于池内沸腾HTC的定性定量影响及其影响机理。　　提出了考虑各种表面特性影响的半理论池内核态沸腾换热HTC模型。建立了封闭的数学模型，通过图解法获得了含有固液接触角θ，表面粗糙度Ra，加热面材料影响参数γ的加热面综合影响参数Cs的简单函数表达式。在国际上首次提出能够包含传热面特性的具有统一形式的一般平坦传热面上核态池内沸腾HTC预示公式，可适用于不同压力、不同液体和各类加热面组合工况下的平坦表面饱和池内沸腾换热预测。　　对用于平坦表面(不含r影响)的HTC预示公式进行了进一步扩展，得到了能够包含表面凸起型微纳米结构影响(包含 r影响)的HTC预测式，传热实验数据验证了考虑表面微纳米结构影响的HTC扩展预示公式的合理性。　　建立了针对过冷喷流沸腾的CHF理论，推导了半理论关系式。对平坦改性传热面上圆柱型高速喷流沸腾换热特性，特别是CHF特性进行了系统的稳态实验研究。在高速喷流条件下，在宽泛的固液接触角条件下(包括亲水面和疏水面)研究整理了HTC和CHF与各参数之间的定量关系。　　对平坦改性传热面和纳米结构改性传热面上二维滞止区内高速喷流换热特性进行了系统的稳态实验研究。探究了传热面尺寸、表面化学性质和表面形貌分别对喷流沸腾HTC和CHF的影响。实验研究和总结了传热面的纳米尺度粗糙度，固液接触角和有效换热面积比例r对于高速喷流沸腾HTC和CHF的定量影响及其影响机理。提出了考虑加热面表面特性参数的喷流沸腾HTC和CHF预测公式。预测公式全面的涵盖了纳米尺度加热面的各类表面特性参数对于喷流沸腾的影响，可以广泛的应用于各种工质及加热面组合，以及各种流速及过冷度的喷流工况。