本文以丝状加热表面上的过冷池沸腾换热现象为主要研究对象，综合利用地面常重力实验、落塔短时微重力实验、返回式卫星搭载空间微重力实验及理论分析等多种手段，研究了不同重力环境下的池内核态沸腾传热现象。　　 本系列实验采用自主研发的控温池沸腾设备(TCPB)，使用直径60μm、长30mm、纯度为99.99％的铂丝作为加热元件和测温元件，采用可变电阻网和桥式自反馈回路对热丝温度进行控制，在地面常重力环境及利用国家微重力实验室百米落塔和我国第二十二颗返回式卫星提供的微重力条件，实验研究了常压、常温条件下细铂丝表面R113过冷液体的池沸腾传热特性。　　 实验过程中发现，由于液体对壁面的高润湿性，沸腾起始于稳定的双模态过渡沸腾(即核态沸腾和膜态沸腾在加热铂丝上稳定共存的沸腾现象)，沸腾起始温度不受重力影响。　　 微重力核态池沸腾传热系数与常重力时相近，但汽泡动力学特征却有显著差异。在充分发展的核态沸腾阶段，多个汽泡间合并后的振荡是汽泡脱落的主要方式。而在孤立汽泡区，首次观测到4类不同尺寸的汽泡：较小的汽泡不断在铂丝表面生成、长大；稍大一些的汽泡会从热丝一侧脱落并缓慢远离加热表面；中等尺寸汽泡粘附在铂丝上做横向振动，并不断合并所碰到的小汽泡；铂丝表面还粘附有一个直径约8.5mm大汽泡，但它并未包裹细丝，随着热流增大，该汽泡脱落，移动到一个粘附在铂丝表面的中等汽泡附近，“捕掠”该中等汽泡，引起的扰动导致沸腾模式由核态转换为双模态过度沸腾，热流急剧下降。在关于汽泡脱落的Lee模型中，本文引入了热毛细效应的影响，成功地解释空间实验中发现的独特的汽泡动力学特征，并得到与实验数据相符的定量结果。　　 对本项目所得到的及文献中报导的不同重力条件下的临界热流密度的综合分析，发现基于流体动力学不稳定性机制的LD-Zuber模型可以很好地预测不同重力条件下的池沸腾临界热流变化趋势，尽管热丝无量纲半径比现有模型的适用范围扩大了3～4个数量级。这和地面常重力环境中关于临界现象尺度效应的研究结果相矛盾。本文提出了“极限核化尺寸”与无量纲参数(R)(即极限核化尺寸与加热柱体直径的比值)的概念，基于极限核化尺寸不依赖于重力的特点，成功解释了上述矛盾产生的原因：当(R)较小时，CHF的产生将满足流体动力学不稳定性机制；当(R)较大时，CHF的产生将遵循干斑扩展机制。不过，区分两种机制作用的临界参数尚需进一步研究。