近年来,电子元器件领域发展迅速,因此其对系统的散热能力提出了更高的要求。如何在更小的换热面积,更大的集成度下增大系统的换热能力,提高换热效率,成为近年来研究的热点。与传统的空冷、水冷等冷却方式相比,沸腾换热冷却方法具有更高的换热效率。在理想条件下,用水作为工作流体的核态沸腾可具有高达10~6W/m~2的热流密度。因此,研究沸腾换热过程具有非常重要的理论及实际意义。沸腾换热性能受加热面表面特性、流体性质、加热条件等多种因素影响,因此,采用实验方法对沸腾换热过程进行研究时,多种影响因素往往相互耦合而难以做到仅对某一因素进行探究。为解决实验研究带来的问题,本文采用数值计算的方法对影响沸腾换热效果的加热面表面特性这一因素进行了研究。计算中采用的物理模型为一方形容器,通过在加热面上制造一定的特殊结构(数量及朝向不同的均匀布置的半球结构),改变加热表面的润湿性和粗糙度,研究了大容器核态沸腾阶段,同时得到了其上的临界热流密度(CHF)值。本文首先对光滑亲水表面(?(28)60?,r=0)进行了数值计算,并以此作为基准工况,所有改进后的加热面的计算结果均与之进行对比分析。计算中,加热面采用恒热流边界条件,方腔四周绝热,工作压力为1atm。通过数值计算,得到加热表面的壁面过热度和热流密度之间的关系。特别地,当壁面温度出现突升时,标志着沸腾危机的出现。计算结果表明:本文采用的数值计算方法与文献中的数据吻合度较好,证明了数值方法的可靠性。根据计算可知,在核态沸腾阶段,加热面的表面温度随加热时间在一个较小的范围内波动。通过与光滑亲水表面的基准工况(?(28)60?,r=0)相比较,发现如下规律:具有半球结构的加热面均可提高换热效率,且具有凹陷半球的工况的促进效果更为显著;半球数量对换热效果具有较大的影响,当半球数量为16时,换热效率及临界热流密度(CHF)值均得到了提高。亲水表面具有较高的临界热流密度(CHF)值,疏水表面具有更好的沸腾换热性能,超亲水表面(?(28)3?)可以同时提高沸腾换热效率和临界热流密度(CHF)值。本文中所用的粗糙表面可以提高沸腾换热性能,对于壁面粗糙度高度为1nm的加热面,其临界热流密度(CHF)值相对于基准工况增加了约1.83倍。其原因是该粗糙表面可以提供更多的换热面积从而使成核位点数增加,进而有利于汽泡间的合并及流体的扰动,实现高效换热。另外,壁面粗糙度可有效地防止蒸汽膜的过早形成,从而提高临界热流密度值。