在压水堆一回路管道发生大破口失水事故过程中,堆芯裸露的燃料元件因冷却剂严重缺失则会出现温度急剧升高,可能导致燃料元件的损坏,从而引起安全问题。为了避免这类事故的发生,通常采用应急冷却水注入方式,该冷却水为安注水。冷管段断裂事故中,安注水理应沿下降段下降然后浸没堆芯。然而,安注水下降过程中会受到沿相向上运动的蒸汽的阻挡。当蒸汽阻力足够大时,压力容器内的蒸汽和安注水会发生逆向流动极限现象,使得安注水沿下降段环形空间流动并从管道的破口喷出。由于逆向流动极限现象的发生,安注水不能正常注入压力容器底部,导致堆芯在再充水阶段得不到充分冷却。现有安注水逆流临界模型多从空气-水的实验数据获得,忽略实际过程相变、夹带等界面效应,导致模型往往与实际存在数量级误差。本文以压水堆下降段内复杂汽液两相流为研究对象,从两相流交界面处的复杂界面效应流动机理、逆流临界点判断、压水堆缩比尺度法则及神经网络对逆向流动极限预测等角度,研究和解决复杂界面效应影响的逆向流动极限模型建模问题,为提供压水堆下降段更精确的逆流临界模型提供解决思路。本文通过实验和仿真等手段研究压水堆下降段内复杂汽液两相流逆向流动蒸发冷凝、夹带及流场不对称性等复杂气液界面效应对逆流临界现象的影响,并通过实验验证复杂汽液两相流流动特性对逆向流动极限模型准确度的影响。讨论了各缩比尺度下的压水堆下降段的缩比法则,并用神经网络对逆向流动极限临界点进行预测,指导应急堆芯冷却水注入参数的遴选。主要内容如下:（1）理论推导下降段复杂界面效应逆流临界模型:在经典逆流临界模型基础上,考虑相变、夹带、非对称性等复杂气液界面效应对揭示高速汽液逆流流动界面相互作用的机理,得到高速气流剪切降液膜复杂界面效应逆流临界模型。（2）基于界面效率的下降段逆流临界模型,开展缩比实验及模拟验证工作:基于验证后的缩比模型,探讨下降段内部压力、流量以及是否发生相变等多种条件对逆向流动极限模型的影响规律。（3）针对国内外现有不同缩比压水堆下降段逆流临界缩比实验数据,探讨复杂气液界面效应下逆流临界的尺度效应;从逆向流动极限模型出发,开展近真实条件下的缩比压水堆下降段CFD模拟。对比缩比模型和原型反应堆的流动、传热和相变过程参数差异。确定缩比实验相似准则,为各缩比尺度下的注入水参数调整提供指导。（4）开展复杂气液界面效应的逆流临界现象智能预测:从神经网络结构、输入-输出数据组合遴选原则、模型鲁棒性等方面,构建复杂逆向流动极限现象的智能预测器,为包含复杂气液两相流逆流临界现象预测提供新思路。