矩形窄通道由于其几何结构的紧凑性和较高的换热效率,近年来在核动力设备等高新科技领域中得到了广泛的应用,这也要求更加深入研究窄通道内的的流动和传热规律。本文采用高速摄影的方法对矩形窄通道内过冷流动沸腾时的汽泡行为进行了可视化实验研究。实验在闭式回路中进行,工质为去离子水。通过调整系统压力、加热板热流密度、主流质量流速和入口过冷度等热工参数,得到不同工况下的汽泡核化、生长、脱离和滑移等行为的实验数据。同时为了模拟一定的海洋条件,还进行了不同倾斜角度下的过冷流动沸腾实验。本文在同一工况下选取典型汽泡作为研究对象,经过图像数据处理和理论分析,总结了汽泡演化过程的相关特点和影响机制,提出了汽泡生长和脱离过程的预测模型,并通过实验数据对模型进行了验证。研究发现,系统压力对窄通道内过冷沸腾汽泡直径尺寸和滑移距离影响很大。较低压力(p<0.3MPa)下汽泡的最大直径较大,滑移距离很短,有完整的生命周期。较高压力(p>0.5MPa)下汽泡的滑移直径很小,汽泡在核化点产生后立即脱离,并沿加热壁面持续滑移;汽泡的最大直径或滑移汽泡的直径通常会随热流密度的增加而增大,随主流入口过冷度或质量流速的增加而减小,但当壁面核化点密度增多时,对流换热作用增强,汽泡核化换热量占总换热量的比率降低,汽泡最大直径或滑移汽泡直径由加热壁面热流密度和核化点密度共同作用决定。在较低压力某些低过冷度工况下,核化点处的产汽频率会明显增加,此时汽泡的最大直径较小。本文采用无量纲化的方法分别对较高压力和较低压力条件下的汽泡生长建立了分区模型和指数模型,模型与实验数据符合较好,但其应用具有一定的局限性。随后本文在Zuber模型的基础上引入无量纲数Ja数、Bo数、Re数和θ,建立了新的汽泡生长模型,该模型可以全面地描述实验通道尺寸和不同热工参数对汽泡生长的影响,具有更好的普遍适用性。不同系统压力条件下汽泡的受力特征有所不同,较低压力下浮力占主导作用,随着倾斜角度的增大,汽泡更容易从加热壁面浮升;而较高压力时表面张力占主导作用,倾斜角度对汽泡的脱离和浮升特性影响很小。汽泡尺寸较大时可以忽略表面张力的作用,但必须考虑壁面润滑力的作用。汽泡的脱离时刻和脱离直径也会受到实验热工参数的影响,汽泡受到的准稳态曳力是促使汽泡脱离的主要因素。