文献1中提到

        沸腾传热和两相流动主要由于它们在核反应堆和火箭技术中的应用而获得了世界范围的重视。沸腾过程中传热强度通常很高，所以象火箭发动机、核反应堆这种要求传热强度高的设备，往往利用沸腾来冷却。由于沸腾传热在现代工业中的应用是如此重要，所以近年来，许多国家为探索它的机理和工况进行了庞大的研究工作。

        汽泡带走了相变时的汽化潜热，同时扰动了受热面附近的液体，因而增加了对流传热。这个范围里的机理称为“核态沸腾”(nucleate boiling)，其特点是:只需要一个很小的温差，就能取得很高的传热强度。核态沸腾又有两种情况:局部沸腾(local boiling)和主流沸腾(bulk boiling)。局部沸腾是过冷液体中的核态沸腾，此时在受热面上形成的汽泡，随即在附近凝结。主流沸腾是饱和液体中的核态沸腾，此时汽泡并不消失。

        核态沸腾过程中，热流密度不能无限制地增加。在某一高热流密度值时(图中C点)，从受热面上逸出的汽泡数目太多，以致可能阻碍液体的补充。这样，蒸汽就形成一个覆盖受热面的隔绝垫，因而使受热面温度升高。在C-D 段范围里，紧接着达到临界热流密度之后，沸腾变得不稳定，这种机理就称为部分膜态沸腾(partial film boiling)或过渡沸腾(transition boiling)。此时，汽垫和液层交替地覆盖表面，致使表面温度发生波动。假如加热器输入热功率维持不变，则表面温度急速升高，达到D点，而热流密度则逐步下降。在D-E 这一范围里，受热面上形成稳定的汽膜，而传热强度达到一个最低值，这称为“稳定的膜态沸腾”。随着壁温的进一步升高，传热强度因热辐射也有所提高。但温度过高会使壁面损坏。因此，就实用目的而言，温度受到材料性能的限制。对于大部分实际应用而言，沸腾曲线中有意义的区段是核态沸腾(B-C)，这时在较低的表面温度下即可获得很高的热流密度。

将净水器中的水倒入玻璃杯

放在电炉上

很快杯底冒出很多小气泡

像种子一样逐渐长大

它们并非被固定在生长点

有些气泡直接上浮

有些先移动再上浮

有些会先合并再上浮

仔细观察

气泡在移动时

其上方液体折射率变化

像在风中挥舞的长丝带

相邻两帧间隔为1/240秒

气泡合并

向上跳跃

脱离杯底

退回杯底

这一现象被多次观察到

气泡脱离杯底后

为什么不上浮

而是退了回去呢？

我没想明白

小气泡半径小

压强大

所以被大气泡吞掉

随后

两个大气泡合并、跳跃、上浮

文献1中指出：

        单个汽泡的整个生命可以概括成以下几个阶段：汽核生成、初期长大、中期长大、终止期长大、可能的萎缩。

        汽核生成后，初期长大受到惯性效应和表面张力效应的支配。开始时汽泡长大的速率很小，但随着汽泡尺寸的增大，由于表面张力的作用变弱而使长大速率增大。在加速长大的中期长大阶段，传热的影响变得愈来愈大，而惯性力的影响开始减小。当长大过程到达终止期，它受周围液体传热强度所支配，这加剧了汽泡交界面上的蒸发。如果汽泡在长大过程中碰到过冷液体，就会萎缩。汽泡萎缩过程中起支配作用的诸现象与长大过程基本相同而顺序则相反。

        汽泡生成要使汽核生成或者一个汽核能够继续存在下去，基本的条件是液体要过热。有两种成核的形式。一种是在纯液体中形成的汽核，它可以是由液体分子的热力波动所产生的高能量分子群，或者是由于局部压力降低(如流体加速运动中所出现的)而造成的汽穴。另一种是在异物上形成的汽泡，可以是加热壁面上的一个凹坑或者表面未润湿的悬浮异物。

整杯水还未沸腾时

下方会先出现小气泡

并伴有清晰的爆破声

从左至右

水温逐渐升高

杯底处水从液态变为气态

导致气泡膨胀

气泡上升一段距离后

水温降至沸点以下

气态水变为液态

导致气泡突然收缩

水温越高

收缩前上升的距离越大

左下角的标尺为1cm

气泡上升过程中

外形发生多种变化

收缩后

也可能会分裂为多个小气泡

文献1中指出：

        沸腾声到底是由于汽泡的形成和萎缩所引起，还是由于加热面的振动所引起，现在还不清楚。Westwater及其合作者曾测量过常压下甲醇液体中铜管上大容积沸腾时所发出的声音。沸腾声的频率范围为25~7500赫兹的测量结果绘制在图 2-8 中。

视频中

在气泡形成和萎缩时

我添加了音效

它们不是气泡真实发出的声音

整杯水沸腾时

气泡在上升的开始阶段

具有平滑的外表

随着气泡的上浮

速度增大

气液界面失稳

表面出现皱褶

文献1中指出：

         当两种不能混和的流体沿着一个分界面作相对流动时存在着一个最大相对速度值，超过了它，分界面微小的扰动就会扩大和发展，从而使流动变得不正常。这种现象就是所谓 HeImholtz 不稳定。

这是俯视视角

右边图像中

有一个非常大的泡泡

在表面发生破裂

破裂从最右端开始

液膜破裂

向左推进

但并没有贯穿始终

在超过一半时

左侧出现了多个

新的破裂位置