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热控系统,是保证航天器内温度稳定,各仪器设备稳定工作的重要组成部分。随着航天技术的不断发展,航天器的热控环境愈加恶劣。一方面,在辐射散热效率低的航天器热控系统中,需要使用蒸发器作为消耗性热沉来进行热量排散；另一方面,在低温的环境中,又需要对关键设施进行加热控温。在任何蒸发换热器的结构设计之中,管内两相流流动沸腾传热,都是首要的考虑因素之一。本文从26篇文献中,收集了2783个环形流流型下的流动沸腾换热系数实验数据,建立了环形流流动沸腾换热数据库。该数据库包含七种不同工质,覆盖水力直径范围0.5-14.0mm,质量流速范围50-1290kg/m2s,全液雷诺数范围240～55119,热力学干度范围0.013～0.985,热流密度范围3.0-240.0kW/m2,液相普朗特数范围1.26～5.85,对比压力0.01-0.77。此外,本文总结了19种现有流动沸腾换热系数预测方法,使用所建立数据库对其进行了精度评估,发现大部分现有的方法,并不能对数据库内数据给出令人满意的预测精度。因此,本文基于Cioncolini-Thome环形流湍流模型,提出了一个新的换热关联式,用于环形流流型下的流动沸腾换热系数计算；新关联式的预测精度明显高于所有现有模型,其MAE和MRE分别为13.7%和0.4%,预测误差不超过±15%、±30%和±50%的数据比例分别为66.5%、89.0%和96.9%；同时,新的关联式适用性强,对于不同工质和管道尺寸的换热系数均能给出精度较高的预测。另一方面,本文还针对Q型槽道管内表面结构对流动沸腾传热特性的影响,设计并搭建了两相流流动沸腾传热实验平台,对槽道管内流动沸腾换热特性,以及重力方向对其传热特性的影响,进行了实验研究。研究表明,管道内表面的槽道结构,能够明显强化核态沸腾换热的能力,提高传热性能：在水平流动及竖直上升流动中,槽道管内流动沸腾换热系数约为光滑圆管的1.5-3倍,在竖直下降流动中,最高可以达到光滑圆管8倍左右。然而,不同流动方向的流动沸腾换热特性明显不同,说明在实验参数范围内,管内槽道群结构并不能影响到两相流流型,保证液体工质对槽道的润湿,也不能起到消除重力影响的作用。此外,本文还针对低温环境下航天器的加热控温,制备了一系居里温度符合电子设备热控要求的PTC材料,并从理论和实验两个方面,研究了利用PTC材料进行自适应控温的适用条件和热控特性。