汽泡的产生及其变化对于沸腾换热的效率以及系统的安全具有重要的影响,为了研究汽泡的生长特性及其变化规律,本文利用高速摄影仪对矩形通道内流动沸腾汽泡行为进行了可视化实验研究。分别在实验段保持竖直、倾斜状态,以及进行摇摆运动的情况下,进行了流动沸腾实验。通过改变质量流速、系统压力、入口过冷度以及热流密度等参数,研究不同热工参数对汽泡行为的影响。对高速摄影获得的图像数据,根据汽泡成像的特点以及研究着眼点的不同,采用手动和编程相结合的方式进行了处理,获得汽泡的数量、坐标、面积等信息,为进一步分析奠定基础。通过对大量核化汽泡生命寿期以及直径变化的分析,提出了汽泡特征直径的概念,发现了汽泡生命寿期与特征直径之间存在线性关系这一新规律。短寿期、小尺寸的汽泡较之长寿期、大尺寸的汽泡占据了更多的份额。滑移汽泡能够加强冷热流体的混合,有利于换热,如果滑移汽泡经过核化点,将对汽泡的核化过程起到抑制作用。两个汽泡聚合过程可分为靠近、融合、调整和稳定阶段,聚合汽泡的形态、速度、轴长等在聚合过程中均发生变化,对此进行了总结和分析。在聚合汽泡形态按照椭球形、球形交替变化的过程中,新汽泡的速度会先增大再减小最后趋于稳定,汽泡长轴轴长总体上按照指数规律衰减。另外,发现在汽泡聚合过程中,有时会在融合结束阶段由上部汽泡甩出少量气体,这些少量气体被加热,会长成一个小汽泡。增加热流密度可以增大产气量,汽泡的总投影面积会增加,但是汽泡的数量既可能会增加,也可能会减少。汽泡数量减少的原因是当汽泡数量增加到一定数量时,汽泡的聚合作用增大,一部分汽泡聚合了。倾斜与摇摆运动都会造成汽泡受力的变化,进而对汽泡的行为产生重要影响,但影响规律具有多样性。一般说来,当倾斜角度为正值(即加热面向上)时,汽化量减少,汽泡的投影面积减少;当倾斜角度为负值(即加热面向下)时,结果相反。汽泡的数量及投影面积会随着摇摆运动呈现出周期性的变化,但摇摆运动不能简单地看作倾斜作用的叠加。一是由于摇摆运动是不稳定工况,而倾斜是稳定工况;二是由于实验系统原因,摇摆过程会同时造成流量以及壁面温度等的波动。