强化传热技术不仅可以提高设备或体系的传热效率,还可以降低换热装置和能量传输系统的尺寸和初期投资,对于解决能源紧缺、环境污染等问题具有重要意义。纳米流体作为一种新型的高效传热介质而受到广泛关注,其中石墨烯纳米流体更以其优异的热物性引起了研究者的重视。针对该现状,本文对配置了石墨烯纳米流体,并对不同浓度石墨烯纳米溶液的稳定性以及热物性参数进行了表征与测试,自主设计了圆形铜管及矩形槽道,并搭建了持续施加超声振荡作用下石墨烯纳米流体对流换热的实验台进行了一系列实验研究,主要结论如下:（1）采用两步法制备石墨烯纳米流体,并进行了物性测试。发现随着浓度的增加,石墨烯溶液稳定性依次降低。分散剂与石墨烯质量比为2:1时,其分散效果远大于质量比为1:2的情况;配置的石墨烯纳米流体的粘度测试结果值较理论值普遍偏大。石墨烯纳米溶液导热系数随着石墨烯浓度的增加而增加,但变化率逐渐减小,将测试值增强比与Maxwell模型理论值进行比较,平均相对误差为3.75%。（2）搭建石墨烯纳米流体超声强化对流换热实验台,对不同功率的超声作用下石墨烯纳米流体在圆管内的对流换热进行实验研究,结果表明,当石墨烯浓度增大时,实验段对流换热系数随之增大。当石墨烯纳米流体浓度为0.12 wt%时换热系数较去离子水增加21.20%;15-60W的超声作用下超声强化换热率最高可达38.54%,超声强化换热率随着超声功率的增加而增加,但随着浓度增大先增大后减小;拟合了超声场下石墨烯纳米流体对流换热Nu关联式,平均相对误差不超过6%;沿着管段长度方向分析了超声对对流换热能力的影响,发现在充分发展段超声强化作用明显大于入口段。（3）加工了矩形槽道实验段,并在超声强化对流换热实验台上进行实验测试,结果表明:超声波的介入可强化换热,随着超声波功率的增加,对流换热系数增加。持续施加60W超声时,去离子水超声强化换热率最多达31.13%。当石墨烯纳米流体浓度为0.12 wt%时换热系数较去离子水增加30.14%;拟合了不同浓度石墨烯纳米流体在不同超声功率下的矩形小槽道内的对流换热关系式,平均相对误差不超过5%;沿程Nu数随着管长呈现出先大幅下降,然后逐步稳定在一个定值,在充分发展段超声强化作用明显大于入口段。