根据液滴在表面的润湿程度,其凝结形式可分为珠状凝结和膜状凝结,且珠状凝结的传热系数为膜状凝结传热系数的数倍乃至数十倍。具有微结构的超疏水表面更加容易实现珠状凝结,能够大大提高冷凝换热系数,因此,如何通过修改表面微结构以实现珠状凝结已成当前传热领域研究的热点。为此,本文主要通过构建表面的单液滴生长模型,建立了微观结构表面上珠状凝结传热模型,并搭建了珠状凝结可视化实验平台,通过实验研究了微观组织表面上的珠状凝结过程以及动态特性,主要研究工作如下:(1)首先研究了液滴生长的两种模式:通过增加底部接触面积保持恒定接触和增加接触角保持恒定底部直径,并在此基础上建立了液滴的生长模型。然后对影响液滴生长的各种因素进行了分析讨论,发现接触角对液滴生长的速率的影响最为明显。(2)提出了微观结构表面上的珠状凝结传热模型,包括液滴的传热和尺寸分布等。将所建立的数学模型与文献中已经验证过的模型进行比较,得出理论值与实验值在误差范围内吻合。分析了液滴的生长速率和传热系数的影响因素-微结构表面的几何参数,可以为以后设计最优微结构表面提供理论指导。(3)通过飞秒激光加工技术制备了四种微结构表面-圆柱、方柱、圆台和金字塔。通过测量静态接触角可知,圆柱和方柱微结构表面属于超疏水表面,圆台和金字塔属于亲水表面。搭建了可视化实验平台,研究水蒸汽在四种微结构表面上的凝结传热性能和液滴动态特性。结果表明,四种表面的凝结传热通量和凝结换热系数随过冷度的变化表现相同的趋势,随着过冷度的增加,热通量也增大,传热系数随之减少;随着冷却水流量的增加,热流密度和传热系数也随之增加。(4)通过可视化实验观察液滴在水平方向和垂直方向的生长情况,实验结果表明,由于水平方向上无倾斜角度及超疏水表面和亲水表面所受的滞后阻力不同,导致金字塔形的微结构表面在水平方向的液滴生长所花费时间最短;垂直方向上,由于受重力的作用,超疏水表面上的液滴能够实现自迁移,而亲水表面难以实现自迁移,所以圆柱形微结构表面上液滴生长所花费的时间最短。