冷凝和结冰是自然界中的常见现象,并且在能源电力、低温制冷、电子科技、航空航天等工业领域也被广泛存在。其中,冷凝作为一种高效的换热方式,其冷凝效率能够得到提高是被期待且进行广泛研究的;而结冰所带来的诸多危害,使防结冰研究成为关注重点。冷凝液滴的合并弹跳行为促使表面上的液滴能够以较小尺寸快速移除,很大程度上提高了冷凝换热效率,近年来受到了越来越多的关注;并且,液滴撞击表面后的反弹行为也成为防结冰措施中的一种可靠方法,获得了学者们的广泛关注。另一方面,随着纳米科技的快速发展,液滴尺度逐渐降低,液滴能量转换机理发生显著改变,致使基于宏观尺度建立的理论体系不再适用于微纳液滴,分子动力学方法成为了探索微观尺度现象与机理的有效手段。因此,本文利用分子动力学模拟方法,对微尺度下超疏水表面上冷凝液滴的运动行为及其机理进行研究,旨在深刻理解超疏水表面上液滴合并自弹跳及撞击行为,进一步揭示其在微尺度下的物理机理,在此基础上寻求提高合并自弹跳速度的方法,以期强化冷凝换热效率,并掌握液滴撞击超疏水壁面的接触时间规律,为实现防结冰等工程问题提供理论支持。在超疏水表面上进行不等大小液滴合并弹跳的理论和数值研究,通过引入两液滴的半径比（r*）,对惯性—毛细速度（uci*）和昂色格数（Oh*）进行修正,由此提出了适用于相等及不等半径液滴合并的更具普适性的惯性一毛细标度定律。并且,进一步利用分子动力学方法进行了一系列不等半径液滴合并的模拟研究,结果表明,无量纲弹跳速度（vj/uic*）遵循新的标度关系,且在一定的Oh*范围内存在vj/uic*≈0.127,然而,当半径比大于某一阈值时,vj/uic*将逐渐减小直至为0。模拟结果还证明了当半径比较大时,会出现大液滴吞并小液滴的现象,从而导致液桥无法撞击固体壁面,即“液桥撞击”理论失效,最终合并液滴无法弹跳离开表面。构建了带有单个矩形凹槽、脊柱柱和疏水条等三种特殊设计形式的超疏水表面,观察两个相等大小液滴在这三种表面上的合并弹跳行为。进一步研究发现,当脊柱柱高度为1.6 nm,宽度为5.9 nm时,弹跳速度达到最大值vj=0.23uic,是纳米液滴合并弹跳速度极限的1.81倍。模拟结果还揭示了凹槽、脊柱柱和疏水条的存在,实质上是改变了液滴的合并动力学,导致合并时间的减少,进而降低了合并过程中的粘性耗散。在带有柱状微结构的超疏水表面上进行合并弹跳研究,尽管不同Young接触角下的固体分数对弹跳速度的影响规律不同,但通过统计液滴润湿状态（Cassie或者Wenzel）发现,弹跳速度的变化趋势是一致的,这主要取决于不同润湿状态下表观接触角随固体分数的变化情况。另外,不同固体分数下的冷凝过程及液滴最终稳定证明了 Cassie态液滴更有利于冷凝换热。在超疏水表面上进行液滴撞击的理论和数值研究,根据模拟结果发现在低速、中速和高速三个速度区域内的接触时间τ遵循不同的标度关系。其中,在中速区内,尽管τ与微米尺度液滴的反弹表现出相似规律,均稳定在某一常数值,但在纳米液滴反弹现象中,即使是低粘流体,其粘性也发挥了重要作用。因此,为了表征粘性的作用,提出了一个新的标度关系τ～（ρμR04/γ2）1/3=（R0/v0）We2/3Re-1/3,该标度定律适用于多种半径和疏水性的水和氩纳米液滴。还发现了在高速区内出现的饼状反弹现象,并且造成了接触时间的突降。