在诸如电子器件、航天器、核动力系统以及太阳能电池等大功率密度的换热系统中，冷却剂的沸腾换热能力影响到换热系统的热效率、安全性和经济性。纳米流体是将粒径小于100nm的固体颗粒加入到基液之中以提高换热特性的稳定悬浮液。研究表明，纳米颗粒的加入可以提高换热工质的热传导系数，也同时影响动力粘性系数、表面张力系数等物性参数。纳米流体这种新型换热工质被认为是各种大功率密度换热系统的潜在的冷却介质。近年来关于纳米流体强化单相对流换热和沸腾换热的实验和数值模拟研究越来越多，但还未发现从气泡行为的角度研究纳米流体沸腾换热特性的研究报道
。　
本文首先对纳米流体物性的研究进行了整理和归纳，对影响纳米流体沸腾换热的密度、比热容、热传导系数、动力粘性系数和表面张力系数模型或关系式进行了分析、筛选和修正，确定了适用于模拟条件的物性模型或关系式。修改了气泡界面力平衡模型，建立了气泡界面换热模型，在此基础上利用引入了无网格对流格式的移动粒子半隐式方法（MPS-MAFL方法），模拟了纳米流体流动沸腾和池式沸腾条件下，加热壁面上气泡的成长、脱离过程的行为，以及在过冷度较高时气泡的成长、脱离及冷凝过程。分析了由于纳米颗粒的加入给纳米流体的沸腾特性带来的变化。在模拟过程中，考虑到气泡与加热面的接触角、加热面的过热度、冷却液体的过冷度、冷却液体的流速，纳米颗粒的种类，份额，粒径等诸多因素的影响。　
研究结果表明，1）不论是流动沸腾还是池式沸腾过程中，在其它条件相同的情况下，纳米流体的沸腾换热特性优于纯水，纳米流体中气泡生长更快，脱离壁面更早，加热壁面的热流密度更大；2）纳米颗粒的份额和粒径对纳米流体沸腾换热影响较大，
在所研究的纳米流体体积份额浓度范围内，纳米颗粒种（Al2O3或CuO）对沸腾换热影响较小；3）对于Al2O3/H2O纳米流体，纳米颗粒的粒径在20~38nm对强化沸腾换热有利，纳米颗粒份额的增大有助于加速气泡脱离和增大脱离时的直径，但提高的比例会逐渐减小，考虑到份额增大会带来动力粘性系数的增大，所以纳米颗粒的份额不宜太大。本文首次从气泡行为的角度研究了纳米流体强化沸腾换热的原因，为进一步筛选适宜的纳米流体和加速纳米流体的工程应用研究提供指导。