核态沸腾相比于自然对流,具有热量传输效率高、操作条件安全可控等优势,被广泛应用于各种热能工程。现有研究多聚焦于表面改性以实现增强沸腾传热,缺乏对核态沸腾过程中气泡动力学特性及表面改性强化沸腾传热机制的研究。基于此,本文搭建了可视化池沸腾实验平台,可以实现对加热面上的气泡动力学参数及流场行为的研究;构建了两相流中的体积分数计算模型（VOF）,研究了光滑铜表面上的气泡动力学及传热特性。通过实验与模拟计算相结合的方式研究了光滑铜表面上的气泡动力学特性,首先利用数值模拟分析了加热面上单个气泡脱离过程中的形态、温度及流场变化,这为后续对多气泡的研究提供了研究依据。研究结果表明,气泡的脱离过程受到周围过冷液体回流的影响,并且发现壁面过热度的增加可以加速气泡从加热面上脱离。加热面上相邻气泡之间相互聚并,可以增大气泡的脱离直径,减少气泡的脱离时间,这有利于沸腾传热,但是大量气泡聚并也会影响气泡上升过程中的对流传热。基于可视化池沸腾实验平台,成功制备了自组装氧化石墨烯（GO）纳米涂层表面,并以去离子水为实验工质对光滑铜表面和GO纳米涂层表面的沸腾换热性能进行了实验研究。研究结果表明,GO纳米涂层表面具有的临界热流密度（CHF）和换热系数（HTC）与光滑铜平面相比分别提高了77.61%和81.24%。通过气泡可视化定量分析了不同加热面上气泡的动力学行为。结果表明,GO纳米涂层表面的高传热性能主要是由于在相同的壁面过热度下,GO纳米涂层表面的气泡有更多的成核位点,更快的气泡脱离频率和更小的脱离直径。这些因素可以有效地延缓加热表面蒸汽膜的形成,从而使GO纳米表面具有更高的CHF值。同时,利用PIV（Particle Image Velocimetry）分析了GO纳米涂层表面上的流场行为对沸腾传热的影响。发现GO纳米涂层表面上的气泡之间的相互作用小,气泡的上升速度很快,这有利于对流传热过程。本文分别对光滑铜表面和GO纳米涂层表面沸腾强化换热开展了研究,得到了光滑铜表面上的单气泡及多气泡的气泡动力学行为以及传热特性,解释了GO纳米涂层表面强化沸腾传热的机理。