当前,科学技术的飞速发展以及日益紧张的能源局势对热管理技术提出了更高的要求。强化沸腾换热在高新技术领域和传统的工业领域中具有重要意义。方面,沸腾换热利用工质相变进行传热,具有低温差和高热流密度的特点,被誉为解决大功率器件散热问题的有效途径之一。另一方面,沸腾广泛应用于工业上的各种能源动力设备,强化能源动力设备的沸腾换热性能有助于提高能源转化效率,从而达到节约能源和提高经济性的目的。然而,目前强化后的沸腾换热仍旧不能满足大功率器件的散热要求。本文旨在对不同微纳米结构表面的沸腾换热性能进行实验研究和分析,为进一步强化沸腾换热提供理论依据。本文首先设计并建成了微纳米结构表面沸腾换热性能的实验测试平台,并从量化高/低热流密度输入和加强温度压力调控等角度对实验系统实行了进一步优化。然后,本文制备了光滑表面、微槽表面、纳米结构表面和微纳米复合结构表面等多种实验样品,并对其表面的润湿特性进行了测定,同时通过SEM图像对其表面纳米结构进行了表征分析。实验测试方面,本文在高热流密度工况下,开展了光滑表面和微槽表面的核态沸腾换热实验。实验结果表明,微槽既提高了临界热流密度又提高了表面的核态沸腾换热系数。微槽表面的临界热流密度是光滑表面的1.28倍,其最大换热系数是光滑表面换热系数的1.69倍。将临界热流密度的实验结果与基于临界热流密度计算模型所得的预测值进行比较,发现光滑表面的临界热流密度受到了水力不稳定性的限制,而微槽表面的临界热流密度可以利用液层干涸理论进行解释。最后,本文在低热流密度工况下,开展了光滑表面、不同尺寸的微槽表面、纳米结构表面和微纳米复合结构表面在低热流密度段的沸腾换热实验。实验结果表明纳米结构能够提高低热流密度段内的换热系数,而随着热流密度的提高,纳米结构表面与光滑表面之间的换热系数比值将减小。实验还发现增大微槽宽度、槽深和减小肋宽都可以提高低热流密度段内的换热系数。此外,通过比较微槽表面和微纳米复合结构表面的换热性能,发现纳米结构涂层的沉积降低了低热流密度段内的汽泡成核密度,从而降低了换热性能。