微尺度爆发沸腾是在瞬态高热流作用下引发的一种超常沸腾现象,它的主要特征在于液体快速加热至高度过热,从而导致急速爆发式的汽泡核化与增长,大量微小汽泡以气泡群的形态出现,体现出明显异于常规沸腾的气泡生长变化特征,常见于各类传统的冶金、化工及激光融敷、激光清洗、微电子机械等现代高新技术领域。由于传递过程中超常现象的出现,使经典理论与常规实验测试技术面临巨大挑战,从而使人们对其微观机理的认识还非常有限,对其中的超常现象尚不能给出合理解释与恰当描述,现有的实验与理论结果不能较好用于指导实践等。本文采用分子动力学模拟方法,研究了激光加热条件下液氮和水爆发沸腾汽泡形核过程以及硅半导体薄膜热量输运过程。在液氮爆发沸腾均相形核模拟中,传入高能分子团簇的热量、形核体系的初始平衡温度、高能分子团簇尺寸对于形核过程中传入热量向体系的势能转化有着非常重要的作用。形核体系的势能变化在汽泡形核的初始阶段迅速增长,随后在一个固定势能值附近波动。在汽泡形核后期,系统势能变化缓慢增长。在汽泡形核过程中,较低的初始平衡温度、较小的高能分子团簇尺寸和较大的传入模拟体系的热量,均会导致沸腾形核体系中势能发生较大的变化。在水分子系统爆发沸腾汽泡形核过程中,体系势能随传入热量的增加而增加。系统势能随高能分子团簇底面半径的增加而增加,高能分子团簇底面半径加大与起始平衡温度升高均有利于水分子体系发生爆发沸腾形核。每两个水分子之间的库仑力导致了水与液氮系统能量转化率的不同。氢键带来的强相互作用,使水比液氮更难发生爆发沸腾形核。这也使爆发沸腾形核过程中液氮的能量转化率比水高很多。在有固体壁面参与的纳米尺度液态水爆发沸腾汽泡形核中,探索发展了强非平衡态条件下爆发沸腾形核三维分子动力学模型,探讨分析了水与液氮爆发沸腾过程中高能分子团簇的均相形核机制与能量转换过程特性及各因素的影响规律,得出水与液氮爆发沸腾形核过程的本质区别与联系；基于刚性水分子模型与固壁简谐作用势分子层模型,尝试对采用固壁加热的爆发沸腾形核过程进行了三维分子动力学模拟,采用虚拟粒子方法对形核体积进行了测定,并对水分子系统的半径分布函数及温度与压力演变过程进行了统计计算,得出不同条件下气泡生长速率、半径分布函数、形核率及温度与压力等的变化规律,从新的角度揭示了强非平衡态条件下超急速爆发沸腾核化机理与动态演变特征。在激光加热下纳米硅导体薄膜导热特性分子动力学模拟中,半无限大硅薄膜热流方向的厚度为32.3nm,40.4nm,48.4nm,60.5nm,75.6nm。沿薄膜热流方向上不同深度的内热源分布模拟了激光在半导体内部的沉积作用。计算了温度分布、压力分布和内部质心位移分布。计算结果表明,平均压力呈现出周期性振荡,热流方向上的应力分布与净热流分布呈现出相同的周期性分布趋势。这表明应力与净热流分布存在密切关系。