泡沫金属作为一种常见的轻质多孔材料,在常重力条件下具有较好的沸腾传热强化效果,其中具有超亲水表面的泡沫铜的沸腾传热性能更为出众。针对航空航天工程中的微重力环境,本文采用实验方法研究了微重力条件下泡沫铜表面池沸腾的气泡动态行为与传热传质规律,利用数值模拟方法研究了泡沫铜的孔隙率、孔径尺寸以及重力水平等参数对池沸腾传热性能及气泡行为的影响。论文首先搭建了适用于落塔设备的微重力池沸腾实验平台,以氟化液FC-72为工质对微重力条件下泡沫铜表面池沸腾传热进行了实验研究。结果表明,微重力条件下的池沸腾传热存在三种典型的气泡脱离行为。相比光滑铜表面,泡沫铜表面在微重力环境下的气泡脱离频率提升,气泡脱离直径降低。相比未处理泡沫铜,超亲水泡沫铜在相同热流密度下（q≈15W/cm2）气泡脱离频率提升40%,平均气泡脱离直径降低10.1%。相比于常重力环境,进入微重力环境后实验块温度上升,沸腾传热性能恶化。对实验数据进行指数拟合,结果表明微重力结束时刻未处理泡沫铜表面的传热系数比光滑铜表面高86.1%,而超亲水泡沫铜的传热性能比未处理泡沫铜提升12.9%。对现有的多松弛伪势格子Boltzmann方法进行改进,提出联合使用热动一致性可调的粒子间作用力模型和外力项模型,优化了格子Boltzmann模型的热动一致性。采用有限差分法进行温度场的求解。对本文的格子Boltzmann模型进行了热动一致性验证,改进模型参数从而提高了模型的精确度;分别对Laplace定律、壁面润湿性和液滴蒸发的d2定律进行验证,测试了模型在模拟多相流动和相变传热方面的可靠性;对模型的网格独立性进行验证以提高模拟结果的数值精度。将泡沫铜视为多孔介质,建立多孔介质的二维物理模型,采用改进的热格子Boltzmann方法对基于介观尺度的多孔介质表面池沸腾传热过程进行研究。结果表明,相比于光滑表面,多孔介质沸腾传热性能提升了约2倍,同时扩展了沸腾表面高传热性能的热流密度范围。低孔隙率/孔径尺寸的多孔介质对气泡脱离具有更强的阻碍作用,气泡脱离频率降低,蒸气逸出速率减小,其沸腾传热性能更好,但在高热流密度条件下传热性能被严重抑制;高孔隙率/孔径尺寸的多孔介质表面传热性能较弱,但其传热性能受热流密度增大的负面影响较小。随着沸腾表面相对表面积的增加,沸腾区的真实传热系数呈下降趋势。在高孔隙率条件下（ε>89%）,主导沸腾传热性能的影响因素是传热面积而不是气泡脱离阻力。