闪蒸界面传播现象（又称为表面沸腾、闪蒸波等）是闪蒸现象的一种特殊表现形式，指的是过热液体内部的核化过程被抑制时，发生在气液界面临近区域内的液体剧烈气化，且气液界面向液体内部移动的现象。这种现象常见于液体向低压环境主动排放或被动泄露中，往往主导着相应流动的特征以及温度、压力的分布，是预测闪蒸排液过程特征、评估液体排放效率和安全性时需重点关注的基础物理现象。

已有的闪蒸界面传播研究主要针对的是过热度较高或管径较大的情形，且理论发展并不完善，难以满足航天器常用小管道常温排液过程分析的需求。因此，本文开展了小管径直管内低过热度条件下的闪蒸界面传播现象研究，主要内容和成果如下：

首先，根据研究目标和要求搭建了闪蒸实验平台，优化了闪蒸界面传播实验流程，发展了数据提取和处理方法。系统研究了不凝气体对闪蒸起始及其传播现象的影响，提出了严格的组合式减压除气流程，并采用在气液界面下方人工预置核化点的方法激发闪蒸，有效避免了不凝气体含量差异引起的闪蒸界面传播特征的显著差别；基于数字图像处理技术，提出了闪蒸界面位置自动识别方法，准确追踪闪蒸界面的瞬态传播过程，获得关于闪蒸界面传播现象的客观数据，为相关规律分析提供坚实基础。

其次，实验研究了不同管径直管道内闪蒸界面传播机制，建立了闪蒸界面传播现象分区准则和表观速度预测模型。实验观测了不同初始液温、管径、重力方向等参数条件下的闪蒸界面形态以及其自我维持过程，分析了闪蒸界面传播的内在机制，提出了闪蒸界面传播可否持续的分区准则；分析了闪蒸界面传播的间歇性特征，归纳提出了闪蒸界面传播表观速度的经验预测模型。

最后，提出了描述复杂闪蒸界面的多尺度数值模型，深入分析了直管内闪蒸界面传播现象的基本特征和内在规律。针对闪蒸界面的多尺度特征，提出将闪蒸界面分解为“宏观波动+局部粗糙”的组合模型，其中，宏观波动特性对应的界面面密度采用基于平直界面等概率随机分布假设计算，局部粗糙特性对应的界面面密度修正则采用基于流体动力学稳定性的气相韦伯数模型计算；此外，管径对闪蒸界面传播的影响通过核化单元的量子化假设进行估算。基于混合模型和分区表征的界面面密度模型，对气液强烈掺混的闪蒸界面传播现象进行了数值模拟，模拟结果和实验观测符合甚好，验证了本文新建闪蒸界面模型的正确性，同时确定了模型参数的取值。进一步的模拟分析揭示了闪蒸界面传播现象中的压力、温度分布特征，以及初始温度、出口压力、管径、出口孔径等因素对闪蒸界面传播现象的影响规律。