闪蒸现象广泛存在于自然界和人类诸多工程实践中，本文以空间高真空环境中的液体排放问题为应用背景，对真空环境中液体闪蒸射流与单个液滴闪蒸现象的热动力学基本规律开展系统的实验研究，以加深对闪蒸现象的认识，探讨其内在机理，并为航天领域相关应用技术的研发与运控提供理论指导。　　 本论文首先搭建了闪蒸实验台;其次，利用环境大气压力和真空闪蒸实验台中实验盒内压力之差驱动液体射流，分析了压力、温度等因素对真空环境中液体射流的基本特征及其流动规律的影响;最后，选择射流表面因闪蒸破碎产生的离散液滴作为研究对象，研究了真空环境中单个液滴的闪蒸/冻结现象，并统计分析了各参数（系统终态压力、液滴初始尺寸、核化时间等）对液滴闪蒸/冻结现象热动力学过程的影响。主要研究内容与结论如下:　　 1)闪蒸实验台的搭建。真空闪蒸实验台用于在地面模拟空间的高真空环境，进而研究空间高真空环境下液体闪蒸射流与单液滴闪蒸现象的基本规律，要求减压迅速和终态压力稳定。整体性能的测试结果表明，真空闪蒸实验台设计合理，性能稳定，能够满足真空闪蒸实验的各项要求。　　 2)真空环境中的液体射流实验研究。采用两种不同方法测试了实验用直径226μm不锈钢毛细直管的阻力特性，所得结果一致;Po=64.55与层流理论值64相符，阻力特性并不表现出任何的微尺度效应;进口局部阻力系数增大，源于不锈钢毛细直管与注射器之间复杂的接口形状。真空环境中的液体射流形态随背压下降而不同，可划分为连续液体射流、部分闪蒸射流及完全闪蒸射流;在部分闪蒸射流及完全闪蒸射流中，闪蒸射流表面存在不规则的蒸发波，射流扩展程度显著，甚至出现反向溅射的颗粒以及明显的反向作用;射流扩展程度与液体过热度呈正相关关系。真空液体射流流量与压差的关系在背压较低时偏离不可压理论预测结果，甚至出现壅塞现象，即背压低于某个临界压力时，射流流量恒定，与背压无关。　　 3)真空环境液滴闪蒸现象的实验研究。采用热电偶悬挂法实验研究了快速减压形成的真空环境中单个液滴的闪蒸/冻结现象，测量了系统压力、液滴中心温度以及液滴/冰粒表面形貌的变化;减压过程中，液滴先后经历了蒸发降温、核化、再辉升温、恒温冻结、升华降温等阶段，蒸发降温初期液滴周围存在向外扩展的蒸发波;液滴/冰粒形态表现为稳定冻结、冰粒破裂、冰粒崩碎、闪蒸爆裂等不同特征，与终态压力关联不大。分析了快速减压过程中液滴闪蒸现象主要控制参数（核化时间、核化温度、冻结温度、过冷度、冻结时间、终态压力、终态温度等）的特征，指出核化现象具有强烈的随机性并对过程其他特征参数存在明显的影响;统计分析了各参数的变化特征及其间的内在关联，得到它们对液滴闪蒸/冻结现象热动力学过程的影响规律。