核能安全系统将鼓泡排放管作为卸压设备的终端,是高温高压蒸汽与冷源接触的媒介。蒸汽被鼓泡排放管分散后进入过冷水中,以直接接触冷凝的方式被高速、高效地吸收。鼓泡排放管对蒸汽-水直接接触过程的冷凝特性和压力振荡动态变化特性有着十分重要的影响,研究鼓泡排放管结构下的蒸汽射流对优化蒸汽排放系统设计有重要作用。为此,以侧向开孔的鼓泡管道为实验本体,设计了通过鼓泡器结构的水下蒸汽浸没射流实验,针对孔径16 mm的单孔鼓泡管开展了冷凝与振荡特性的研究。实验搭建了可视化研究台架,获取了汽羽图像与瞬时压力数据,研究了质量流率50～500 kg/m~2s与温度范围35～85℃内单孔鼓泡器结构下蒸汽射流的汽羽形态与压力振荡特性,讨论蒸汽通过单孔鼓泡器结构的直接接触冷凝特性与压力波动规律。基于对汽羽形态的分析与处理,研究区分了直接接触冷凝的不同冷凝形式,结合压力信号在时域上的波动特征描述了实验中不同冷凝形式对应的现象。研究表明,流量的增加会引起汽羽长度增加而温度升高则会导致汽羽径向膨胀。同时,压力振荡表现为间歇的压力峰和振荡衰减两种波动形式,由此并结合汽羽形态划分了基于鼓泡器的直接接触冷凝相图。其次,研究分别从时域和频域的维度分析了压力波动。从压力随时间变化的角度,研究假定压力是由一组正负振幅相等的波动组成,按是否随时间变化将时域压力分为基准压力和波动压力。温度和流量的增加会导致基准压力下降,而压力波动形式从衰减振荡变为正向压力振荡时会导致基准压力上升;随着流速与温度的增加,波动压力标准差先增大后减小。当温度小于70℃时,压力波动主要受汽羽体积影响;温度大于70℃时,压力波动主要受到冷凝速度影响。依据压力的相对大小可以认为,水下压力主要受汽羽与弥散气泡影响,冷凝振荡起次要作用。再次,研究讨论了压力脉动的频率特性。频谱数据表明直接接触冷凝产生的压力受多个压力源影响。研究依据可视化图像与对应时刻瞬时压力的变化规律,展示了鼓泡器射流频谱中第一主频压力波动与第二主频压力波动的物理意义。第一主频因汽羽波动和气泡脱离而产生,随着蒸汽流量的增加第一主频频率呈现先增加后减小的趋势,其振荡强度同样先增大后减小,极大值处于冷凝相图的CO区;当水池温度升高时,第一主频频率不断减小而压力振荡强度随着水池温度升高而升高。但是当水温达到65℃以上,第一主频压力振荡强度变化缓慢。第二主频代表气泡在水中猝冷而产生振荡的现象,随着蒸汽流量的上升第二主频频率几乎不变,但是会向两侧频率扩散;而随着过冷水温度升高,第二主频频率不断减小,当温度大于65℃后,第二主频消失。由于单孔鼓泡器结构下的蒸汽射流在汽羽末端会形成脱离气泡,研究还讨论了脱离气泡对压力波动频谱的影响。频谱中会出现被命名为倍频与次频的压力峰,其中倍频由脱离气泡二次膨胀收缩导致,而次频信号对应于管内压力脉动,这一波动以汽羽径向周期性膨胀的方式传递到水中并被传感器探测到。最后,研究基于试验结果拟合了汽羽长度、第一主频与冷凝相图的半经验预测公式。公式与已有文献对比结果有所偏差,汽羽长度和主频的预测偏差在30%以内。