低压自然循环系统由于运行压力低,热流体在上升段内流动时,会因静压降低、流体过热而出现流动闪蒸现象。除了流体过热度之外,流体内含有的杂质、不凝性气体或者其他扰动等都会为闪蒸发生提供核化条件。为了弄清楚异质成核条件下的低压自然循环流动闪蒸特性,本文针对插入物影响下的流动闪蒸汽泡行为、流型和空泡份额分布规律等开展实验研究,并对注气条件下的低压自然循环系统运行特性进行分析。本文主要采用可视化观察与实验数据分析相结合的研究方法对低压自然循环流动闪蒸进行实验研究。搭建了低压自然循环实验系统,开展不同加热功率下插入物对流动闪蒸过程的影响。从闪蒸机理出发,对不同实验工况下闪蒸起始点汽泡行为、闪蒸段流型种类及流型演变、两相段空泡份额轴向及径向分布特性及系统行为进行研究。实验研究发现,上升段内插入物对自然循环流动闪蒸过程影响比较明显,当过热流体流过插入物时,会诱发闪蒸提前发生。在低功率条件下,插入物处形成的是间歇性闪蒸,从闪蒸起始点至上升段出口的闪蒸段内会出现泡状流和搅混流;高功率条件下,插入物表面出现持续闪蒸,闪蒸段长度较低功率时明显增长,闪蒸两相段内会出现泡状流、搅混流和近似环状流。增加不同位置处插入物的插入深度,会显著改变插入物表面汽泡行为,影响闪蒸起始点的发生及后续闪蒸过程汽相行为的发展。当插入物插入深度小于管道直径的一半时(r≥10mm),在32kW加热工况下,出现典型弹状流流型。结合闪蒸起始点行为及闪蒸段流型特征,空泡份额轴向瞬时分布呈现周期性分布、持续性分布等多种不同分布形式;空泡份额径向分布主要呈现“双峰型”分布与“核峰型”分布。在此基础上,对闪蒸自然循环系统流动特性开展研究,结果表明低压自然循环系统从启动到稳定运行经历四个阶段,分别为单相流动阶段,流动振荡阶段、流量缓慢上升阶段及稳定运行阶段。通过分析轴向流体温度变化,发现上升段内一旦发生闪蒸,流体温度会出现下降。因此可通过轴向主流温度变化获取闪蒸起始点位置。最后,尝试采用主动注气的方式对闪蒸驱动的两相流动不稳定影响进行分析。发现注气可以显著提升系统驱动力,提高系统稳定性;注气量仅为0.1kg/h时,直接注气方式可以提升循环流量约14%。通过研究不同注气方式对循环流量的影响,发现直接注气对流量的提升能力高于多孔介质注气,在注气量0～1.5kg/h条件下,二者相差5%～10%。