气液相变广泛存在于自然现象和实际应用中。深入研究其现象和机理,具有重要的实际意义和科学价值。气液界面的处理是其中一个难点,尤其当研究尺度下降到界面厚度时,传统的突变界面法就会失效,因此需要一种能够描述连续密度梯度的扩散界面方法。另外,固壁面的湿润度对微尺度下的液体运动和相变也具有重要影响。本文将建立一种基于扩散界面的SPH多相流模型,与可变湿润度固壁面的边界处理方法,以实现气液相变的直接数值模拟。基于扩散界面的SPH模型采用了单组分的流体控制方程来描述气液两相的运动,以范德华方程作为真实流体的状态方程,并在动量方程中耦合Korteweg张量来实现气液相间的扩散界面。采用SPH粒子方法对拉格朗日形式的流体控制方程进行了离散,并对算法进行了优化。同时,提出了第二类边界条件模型,以及表面湿润度模型。通过双边表达形式,将固体壁面处理成带有一定扩散厚度的流固界面。采用多个基础算例,验证了该SPH模型在描述气液相变系统、第二类边界条件、变湿润度表面、以及流动问题等方面的准确性。基于该模型,我们研究了液滴在真空和低压下自发的气液分离过程,液滴在湿润度梯度表面上的自发融合过程,以及三维水膜在亲疏水壁面上的沸腾过程等问题。首先在不考虑边界条件的情况下,研究了过热液滴在真空或低压环境下自发的气液分离过程。归纳了液滴气化过程中的变化规律,发现了表面蒸发、内部成泡、破碎和闪蒸等四种不同的沸腾模式。从热力学角度解释了不同沸腾模式的相变机理,定性、定量地分析了各种沸腾模式的主要现象和主要特征,总结了这四种沸腾模式在不同流体温度和密度下的图谱分布。分析了液滴的初始形状、尺寸以及导热系数对沸腾模式的影响。接着采用壁面湿润度模型,研究了湿润度梯度表面上液滴自发的移动和融合过程。定量地分析了液滴移动过程中,湿润度对移动速度的影响,明确了液固界面上的表面张力与液滴移动的关系。研究了湿润度周期性变化的表面上液滴的融合过程,总结了变湿润度条件下液滴融合的主要规律,分析了温度改变和变湿润度的布置形式对于液滴融合的影响。最后,我们采用水的真实物性,直接数值模拟了三维液膜在亲疏水壁面上加热和沸腾的过程。通过局部加热和整体加热两种加热方式对该问题进行了研究。绘制了流体在密度-温度相图上的状态变化轨迹,解释了表面蒸发和膜态沸腾的不同机理,并对沸腾模式进行了区分。通过数值模拟的方法预测了临界热流密度(CHF),得到了与文献中实验结果相一致的结论。接着分析了流体厚度和加热方式对临界热流密度的影响,讨论了湿润性对沸腾的影响。发现在相对更亲水的表面上液体更容易发生膜态沸腾现象。在疏水表面上,蒸汽相更不稳定,在某些工况条件下可能出现“跳跃”现象,从而达到增强传热的效果。