随着纳米制造技术的快速发展,纳米结构周围的汽/液相变问题成为了相变传热领域的研究热点之一。由于纳米结构的尺寸过于微小,传统的实验手段和宏观的理论模型很难对纳米结构周围的汽/液相变的初始阶段进行有效研究。为了更好地理解相变机理以服务于实际应用,本文将采用密度泛函理论和分子动力学模拟的方法,对纳米颗粒周围的液汽相变和纳米柱阵列表面的汽液相变进行研究。首先,本文利用密度泛函理论对均匀温度场下单个纳米颗粒周围的汽泡成核进行计算。比较两种可能的异相成核模式(球冠模式和核壳模式)的成核路径和成核势垒;研究了颗粒润湿性和液体过饱和度对成核势垒的影响;对经典成核理论的结果和密度泛函理论的结果进行了比较。结果显示,球冠模式成核在大多数情况下具有比核壳模式成核更低的成核势垒,因而更容易发生;颗粒润湿性的减弱和液体过饱和度的增大均能降低成核势垒;与密度泛函理论相比,经典成核理论能定性描述成核势垒的某些特性,但是定量上是不准确的。然后,利用分子动力学方法研究温度场不均匀情况下单个纳米颗粒周围的液汽相变。探讨了温度梯度对于汽泡构型以及汽泡生长特性的影响;研究了大温度梯度下颗粒润湿性对于颗粒周围液汽相变的影响。结果显示,随着温度梯度的增大,汽泡构型可由球冠状转变为核壳状,同时汽泡变得稳定;在大温度梯度下,颗粒润湿性减弱能降低产生汽泡所需的热流量,提高产生汽泡所需的颗粒温度。最后,对纳米柱阵列表面的汽体冷凝行为进行了分子动力学模拟。探讨了汽体在纳米结构高度方向冷凝不均匀性的产生机理;研究了冷凝表面过冷度、纳米结构高度以及纳米柱阵列的疏密程度对于汽体凝结行为的影响。结果显示,汽体扩散阻力能使汽体倾向于在结构上部冷凝;壁面过冷度的降低、纳米柱高度的增加以及阵列密集程度的增加均能使汽体更倾向于在结构上部冷凝。本文的工作在一定程度上加深了对于纳米结构周围汽/液相变的理解,对促进纳米结构在汽/液相变场合的应用具有一定意义。