目前世界各国在研的DEMO聚变堆中的高热流环境非常苛刻，普遍超过1GW的聚变功率在包层等面向等离子体部件上造成了超过2MW/m2的热流密度，迫切需要新型强化换热技术来提高承受高热流载荷的能力;超汽化技术是目前主流的强化换热技术之一，具有良好的性能和发展潜力，并且经过了二十余年的装机运行，证明了其高度的可靠性。然而，对超汽化技术换热机理的研究以及在聚变堆内高热流条件下的应用研究还不完善。　　本文以聚变堆内的高热流环境为背景，结合使用数值分析和实验测试，研究超汽化部件的换热机理和规律。主要工作包括过冷沸腾两相流现象的模拟、超汽化翅片结构参数的优化、高热流实验台的搭建以及高热流条件下非接触光学测量方法的研究（平面激光诱导荧光），为聚变堆内超汽化换热部件设计提供指导和依据。　　主要研究成果包括:基于欧拉多相流模型、雷诺平均湍流模型和基于过冷沸腾相变经验公式发展了一套适用于超汽化现象模拟的数值模拟方法，并应用该方法对超汽化样件的翅片形状等结构参数进行了数值优化，获得了逆流三角形翅片的最优构型，并初步总结了翅片形式的超汽化多相流动机理和规律。在实验方面，使用电磁感应加热汇聚的方法，以较低代价成功地解决了稳定高热流热源，建成了1-10MW/m2量级的模块化超汽化实验平台。同时采用平面激光诱导荧光(PLIF)配合高速摄影技术，对超汽化换热流动现象进行了观测，验证了将PLIF技术和高速摄影结合在超汽化实验观测中的技术可行性。从实验结果看来，不仅观察到了较丰富的流动现象和特征规律，还通过非接触定量测量，确定了高热流密度下，超汽化换热中蒸发与对流的热流比例，为深入理解超汽化技术的多相换热机制、并进一步开展超汽化部件设计奠定基础。