矩形窄流道具有结构紧凑、换热效率高的优势，作为一种强化传热元件，在采用板元件的先进反应堆堆芯设计中得到广泛的研究和应用。在较高的壁面加热功率下，并联矩形窄流道内可能发生强烈的沸腾两相流动，并引起流动失稳。当发生流动失稳后，周期性的热工参数振荡会导致换热设备周期性的机械应力和热应力，并可能诱发燃料元件表面传热恶化，甚至导致燃料元件烧毁。因此，研究并联矩形窄流道内两相流动失稳的触发机理，对核反应堆的热工水力安全性具有十分重要的意义。　　本文通过开展可视化实验研究和理论研究，来分析并联矩形窄流道内流动失稳过程中两相热工参数的脉动特征和空泡的演化行为，进而分析空泡演化行为对流动失稳的触发机理。本文主要开展了以下5个方面的研究：　　①基于可视化实验研究，采用数值PIV分析方法对实验可视化图像进行分析，建立矩形窄流道内沸腾两相流动的空泡分布模型，该模型应用于矩形窄流道内高过冷沸腾工况，对低空泡份额下汽相平均流速的预测误差在±8.5%以内；同时，采用神经网络流型识别技术来获得沸腾两相流动失稳过程中流道出口的两相流型和流道内两相流型的演化过程，并得到矩形窄流道实验中四种不同流型：弥散/聚合泡状流、帽/块状流、搅混流以及环状流。　　②根据流量脉动幅度特征，以流道入口流量脉动幅度发生明显变化的工况点作为流动失稳起始点。基于频谱分析对并联矩形窄流道内流动失稳过程进行研究，两相流动失稳过程分为两个阶段脉动：第一阶段脉动为相对较低振幅且无确定周期的脉动；第二阶段脉动具有确定周期和较高振幅，为典型的密度波型脉动。结合流动失稳过程中流道内空泡演化行为的分析，发现当出口达到饱和沸腾时，由于强烈的沸腾作用，大量蒸汽产生并使得密集汽泡/汽块发生聚合，空泡从搅混流迅速转变到环状流，两相流动阻力特性发生变化，导致第一阶段脉动发生。而第二阶段脉动发生在流道内出现较长环状流时，且伴随着流道内受空泡演化影响的两相流动的倍周期现象。　　③结合一维两流体模型和漂移流模型的运动学本构关系，建立混合两相流动模型。与Ishii等人建立的4方程漂移流模型守恒方程不同，本文建立的混合两相流动模型不需要引入动量和能量协方差，因此在数值求解上效率更高且精度更高。本文针对混合两相流模型，开发新的预条件JFNK方法来实现耦合全隐式数值求解。基于混合两相流动方程的半隐式离散方案，建立了有效的预条件方法，保证数值求解的稳定性和高效性。　　④基于数值计算结果分析，预测了并联矩形窄流道内两相流动不稳定边界，与实验获得的不稳定边界对比，其平均误差在±7%以内。同时对并联矩形窄流道内两相流动不稳定的非线性特征进行了研究，发现：在高入口过冷度工况下，在稳定边界的稳定性转变过程中，系统发生超临界Hopf分岔；而在低入口过冷度工况下，在稳定边界的稳定性转变过程中，系统发生次临界Hopf分岔。在两相流动稳定性对重要参数的敏感性研究中显示：在其它工况参数相同条件下，较高入口过冷度、较大流道间隙以及较大的分布参数都会增强并联矩形窄流道的稳定性。　　⑤本文结合可视化实验研究和理论研究，分析了并联矩形窄流道内两相流动失稳的触发机理。在并联矩形窄流道内，由于流动传热的延迟性和空泡的迁移特性，流道内空泡演化相对于入口质量流速的脉动存在延迟反馈效应，这一效应导致流道内受空泡演化行为影响的两相流动的倍周期脉动。当并联流道加热功率达到一定值时，流道内空泡份额较高，此时由于流道间空泡份额延迟效应的差异，导致流道间存在超过180°的压降脉动相位差。在并联矩形窄流道间压降差和空泡演化导致的流动阻力特性的延迟效应共同作用下，导致并联矩形窄流道内两相流动失稳发生。　　本文对并联矩形窄流道内两相流动失稳开展了实验和理论研究。从空泡演化行为的角度揭示了并联矩形窄流道内两相流动失稳的触发机理，为工程应用中避免和抑制两相流动不稳定的发生提供理论依据。