当核动力装置发生冷却剂丧失事故时,大量蒸汽会持续从破口喷出,可能导致安全壳因为超温、超压而破损。故有必要布置诸如抑压水池等压力抑制设施或设备,将事故释放的蒸汽引入到过冷水中进行冷凝,从而抑制反应堆安全壳内压力与温度的升高,保证安全壳的完整性。本文以安全壳抑压水池泄压过程中的代表现象——直接接触冷凝现象为主要研究对象,在喷管口径50 mm、浸没深度300 mm的实验装置中,使用动态压力传感器与热电偶测量不同水温、蒸汽质量流速、不凝性气体质量份额条件下直接接触冷凝的压力振荡与温度分布,并结合之前的研究成果与实验现象,分析直接接触冷凝喘振与泡状冷凝的压力波形特性、振荡频率特性、振荡强度特性、管内温度与水柱振荡特性以及水域热分层特性。本文根据纯蒸汽冷凝实验测得的压力振荡波形、振荡频率、振荡强度特性以及观察到的实验现象,将蒸汽冷凝区域划分为3个子区域:喘振冷凝区、喘振过渡区以及泡状冷凝区。在喘振冷凝区,蒸汽在喷管内冷凝,喘振振荡主要表现为喘振射流的压力振荡;该冷凝区域是喘振振荡强度峰值最大的冷凝区域。在喘振过渡区,蒸汽冷凝基本发生在管口,喘振振荡表现为管口的蒸汽气泡冷凝溃灭的压力振荡;该冷凝区域是喘振发生最为频繁的冷凝区域,也是冷凝振荡时均强度最大的冷凝区域。在泡状冷凝振荡区,蒸汽冷凝发生在管口外,喘振现象不再明显,冷凝振荡主要表现为汽泡界面的往复运动与汽泡的破裂脱离;该冷凝区域是冷凝振荡强度和频率最小的区域,也是产生热分层现象的主要区域。Aya基于球状汽泡冷凝模型建立的冷凝振荡特征频率经验公式在本实验中同样能较好地预测冷凝振荡的特征频率,误差在±30%以内。Aya的球状汽泡冷凝模型适用的喷管口径范围由30 mm拓展至本实验的50 mm。在含不凝性气体蒸汽的冷凝实验中,不凝性气体对冷凝喘振振荡现象的发生有较强的抑制作用,喘振振荡峰值强度显著降低。但少量不凝性气体(质量份额4%以下)的掺入会加剧水域的热分层现象。随着不凝性气体质量份额超过4%,水域搅混能力增强,热分层现象消失。