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微细通道换热器具有结构紧凑、传热效率高等优势,在高功率电子芯片冷却、航空航天等领域具有广泛应用前景。表面改性作为无源强化传热方式的一种,对沸腾传热过程具有显著影响,通过表面改性能进一步强化微尺度下沸腾传热性能,因此探究不同表面特性微细通道内流动沸腾传热具有重要的研究意义。首先,采用化学刻蚀及表面氟化的方法,制备了静态接触角分别为0°、160.2°的超亲水、超疏水表面铝基微细通道,通过扫描电镜发现超亲水、超疏水表面呈不规则微纳米级长方形凹坑和凸台结构,分析表明上述微纳结构是制备极端润湿性表面的关键所在。其次,为探究极端润湿性表面微细通道内流动沸腾传热性能,以R141b制冷剂为实验工质,在超亲水、超疏水微纳结构表面通道内进行流动沸腾传热实验,并与接触角为67.2°的普通光滑表面通道进行对比,从汽泡动力学角度对其传热机理进行分析。结果表明:超疏水表面通道因生成汽泡所需能量少,活化核心点易被激活,使得沸腾起始点所需壁面过热度在三种表面通道内最小,仅为2.86℃;在热流密度低于16k W/m2时,超疏水表面传热效果最优,平均饱和沸腾传热系数为光滑表面通道的1.15~1.32倍;而在热流密度高于25kW/m2时,其壁面上生成的汽泡易于聚合形成气膜附着在加热壁面上,阻碍了沸腾传热过程,导致传热系数出现明显下降。超亲水表面微细通道产生汽泡直径小脱离频率快,增大热流密度,壁面活化核心点被大量激活,其表面呈亲气疏液特性,使加热壁面在汽泡脱离时能得到液体的及时补充,强化了沸腾传热过程;在热流密度高于16kW/m2时,超亲水表面微细通道表现出最好传热性能。最后,在不同表面微细通道流动沸腾传热实验基础上,考虑壁面特性对沸腾传热的影响,引入表面能参数,建立了基于不同表面特性的支持向量机两相流沸腾传热系数预测模型,预测值与实测值之间的绝对百分误差为2.96%,平均相关系数为96.51%,相比未引入表面能参数时预测精度得到大幅提升。