闪蒸现象是影响低压自然循环系统工作性能的重要物理现象。本文以具有长上升段的低压自然循环系统内的闪蒸现象为研究对象,以闪蒸起始点应满足的条件和闪蒸后两相轴向流动特性为研究重点,采用理论分析、实验研究与数值模拟相结合的方法开展了研究。本文的主要工作内容和结果如下:1、本文分别基于热力学平衡理论、动力学理论和化学势理论对水的汽化过程进行了分析,研究了流动通道内闪蒸现象发生需要满足的条件,在此基础上引入了热力学不平衡效应的影响。结果表明热力学平衡理论和均匀核化理论的预测结果与实验中观察到的现象差别很大;根据闪蒸现象发生时的特点,引入热力学不平衡效应的影响,发现化学势差是除温差外另一个推动相变发生的关键因素;基于热力学非平衡理论,本文推导出闪蒸发生时对应的汽泡临界半径公式,并具体解释了汽泡临界半径的含义。2、利用低压自然循环系统特性研究实验台,采用关键热工参数测量和可视化研究相结合的方法,研究了闪蒸起始点条件及其影响因素。对已有的闪蒸起始点模型用于预测低压自然循环系统闪蒸起始点的可行性进行了分析。基于经典核化理论,建立了低压自然循环系统闪蒸起始点模型,并对模型预测结果与实验数据进行了比较分析,其相对误差小于16%。3、基于热力学不平衡相间换热理论,建立了闪蒸两相轴向流动模型,并对闪蒸轴向流动特性进行了分析。模型中考虑了闪蒸起始点处两相热力学不平衡效应的影响,修正了热力学平衡模拟方法无法考虑闪蒸起始点处需要满足的条件等缺陷,为采用数值方法模拟低压自然循环系统中的闪蒸现象提供了一种研究方法。在此模型中,按流型分别计算相间传热,并综合考虑了相间换热和对流换热的影响。本文也对模型预测结果与实验数据进行了比较,二者符合很好。4、基于两相热力学平衡模型,本文也开发了相应的计算程序,并利用所开发的程序对闪蒸后两相流动特性进行了模拟计算。基于热力学非平衡闪蒸流动模型和基于热力学平衡闪蒸模型的计算结果,发现两种模型条件下的结果有相同变化趋势,相对于热力学平衡闪蒸模型,热力学非平衡闪蒸模型的计算结果更接近于实验值。