微尺度气液相变传热系统具有均温性好、散热量大、设备质量小、传热性能优越的特点,在微电子领域有着广阔的应用前景。伴随微电子技术的迅猛发展,电子器件朝着微型化和集成化的方向发展,这使得气液相变往往发生在微结构空间中。因此,揭示微结构内沸腾相变传热机理并有效强化沸腾传热能力对提高相关机械电子设备运行可靠性和稳定性具有重要的科学意义和应用价值。微结构内沸腾相变传热过程涉及到气泡的成核、生长及聚并过程,同时还与相界面演化、界面热质传递、对流传热等过程相耦合。目前的实验研究仍然局限于一些气泡动力学行为,沸腾过程中涉及的温度、流场等信息难以通过实验方法进行捕捉。通过实验研究所得的经验性质的理论模型很难反映核态沸腾及其强化过程的详细机理。因此,亟需一种适用于微尺度气液相变传热过程的数值模拟方法来进一步揭示核态沸腾传热及其强化技术的内在机理。作为一种新兴的介观方法,格子Boltzmann方法在气液相变的数值模拟方面具有诸多优势。因此,本文基于混合格子Boltzmann方法,对受限微结构内沸腾相变换热过程进行了数值模拟,主要探究了受限微结构内的池沸腾过程和微通道内流动沸腾过程,着重分析了包括表面润湿性在内的诸多影响因素对沸腾相变传热性能的影响。具体的研究内容概括如下:（1）导热系数异质结构表面润湿改性对微结构内池沸腾传热过程的影响构建了适用于微尺度气液相变模拟的格子Boltzmann方法程序框架,并将其运用到具有嵌入物的导热系数异质结构表面的核态沸腾传热模拟中。对比均匀润湿性条件和润湿性异质条件下的气液两相分布可以发现,核态沸腾的成核位置主要取决于润湿性布置情况,气泡倾向于优先产生在疏水区域。当蒸发面表现为均匀润湿性时,成核位置才由导热系数异质导致的壁面温度非均匀分布决定,此时气泡倾向于在温度更高的基底位置生成。总体而言,使用具有亲水基底和疏水嵌入物的表面有利于在低热负荷条件下发生核态沸腾,同时能够达到较高的临界热流密度,是一种比较均衡的表面润湿性布置方案。（2）冷凝面润湿性对受限微结构内池沸腾传热过程的影响基于混合格子Boltzmann方法对受限微结构内的沸腾冷凝耦合换热过程进行了数值模拟,探究了沸腾和冷凝行为的相互作用,重点关注了冷凝面润湿性对受限微结构内池沸腾传热过程的影响。结合不同冷凝面润湿性条件下的温度响应和气液两相分布情况,发现冷凝面接触角85°最有利于蒸发面的传热行为。接下来,提出了两种改进的冷凝面润湿性布置方式（亲疏水区域交替布置的双亲表面和亲水到疏水区域接触角线性变化的梯度表面）来进一步提升受限微结构整体的传热性能。从沸腾曲线、气液两相分布情况和对流换热系数角度而言,相较于85°最适接触角条件,两种改进表面都表现出更佳的传热性能。其中,冷凝面为双亲表面的受限微结构传热性能最佳。（3）微通道内流动沸腾特性研究使用混合格子Boltzmann方法对微通道内的流动沸腾过程进行了数值模拟。随着热负荷的增加,微通道内流动沸腾过程依序出现单相流、泡状流、塞状流、环状流等流型。随后,基于壁温响应、沸腾曲线、气液两相分布情况探究了质量流量、加热面润湿性、通道高度对流动沸腾换热行为的影响。研究结果表明,较高的质量流量使起始沸腾点延后,并且能达到更大的临界热流密度。疏水的蒸发面会导致蒸发面被气膜包覆,降低传热性能,因此推荐将加热面布置为亲水。较小的通道高度会在热负荷较小时达到较大的对流换热系数,但随着热负荷增加,流动状态达到塞状流和环状流后换热系数反而会下降。而较高的通道相对难以发生塞状流和环状流,因此在热负荷较高时传热性能更好。本文对微结构内沸腾气液相变换热过程进行了数值模拟,分析了气液相变传热过程与表面润湿性、特征尺度、流量等影响因素之间的关系,探究了受限微结构内核态沸腾传热机理及强化技术和微通内流动沸腾传热机理。研究工作将为微结构气液相变传热设备的优化设计提供指导。