高品质的蒸汽是保证核动力装置安全和经济运行的重要条件。波形板汽水分离器由于其分离效率较高，广泛应用于核动力装置中，并且作为汽水分离系统最后一级分离器，在核电站中占有重要的地位。波形板汽水分离器的工作原理是湿蒸汽在波形板构成的通道内作曲线运动，在离心力、惯性力及附着力的作用下，蒸汽中的水滴将附在波形板上并形成膜，膜由于重力向下流动而将水从汽流中分离出来。当蒸汽流速增加时，惯性力、离心力使水更容易从汽流中分离出来，分离效率将会增加，但当蒸汽流速增加到某一极限值时，使板面上的水膜被撕破而重新卷入汽流，形成二次携带，使分离效果严重恶化。 二次携带现象严重地影响了气液分离装置的效率，因此弄清二次携带的机理，并对基于二次携带现象的汽水分离过程进行分析就成为了解气液分离装置特别是波形板精细分离器性能和提高其分离效率的关键，也是寻求高效波形板结构的必要前提。同时鉴于二次携带现象还是气液两相流中的一种普遍现象。所涉及的液膜破裂和液滴碰壁飞溅等也是工程热物理领域中一个常见的问题（例如柴油机中的燃油喷射碰壁），因此对波形板汽水分离器中的二次携带现象进行深入研究有利于设计和改进分离装置使之高效化、紧凑化，对于核潜艇一体化蒸汽发生器的设计也有现实的军事意义。 由于波形板内的两相流动过程很复杂，目前国外对汽水分离器的研究仍以实验为主。美国、法国、西德、加拿大、日本等国都对核蒸汽发生器汽水分离装置进行过大量实验研究，通过选型实验比较不同结构分离器的分离效率，并对分离器的结构进行改进。但由于保密原因，有关汽水分离器分离效率的具体计算模型和计算公式均未见公开报道。国内很多学者虽在环保、化工、海水淡化等领域进行过大量的两相分离技术研究，但对核蒸汽发生器汽水分离装置进行研究的单位和学者不多。虽然国内外也有少量文献对波形板内的汽水分离过程作了数值模拟，但考虑的都是二维定常流动，且忽略了二次携带现象，所以理论模型的准确性欠佳，理论模拟结果不能直接用于设计，只能对实验研究起到一定指导作用。在另一研究领域即环状流中，液膜卷吸现象得到了广泛的研究，并得到了有关液滴的产生和卷吸率的一些半经验公式，但目前仍然没有一个令人满意的结果，并且由于在波形板汽水分离装置通道中，液滴所受的离心力比在环状流通道大，这些半经验公式在这种特殊的情况下不能直接应用。所以对基于二次携带现象的汽水分离过程进行分析研究是很有现实意义的。 基于以上情况，本论文对基于二次携带现象的汽水分离过程进行了理论和研究。鉴于二次携带现象十分复杂，论文首先分析了二次携带的机理，并利用不稳定性理论分析了液膜破裂的临界判据以及由于液膜破裂而产生的液滴卷吸率和液滴的尺寸分布，并在介绍和综合液滴碰撞壁面的文献基础上，提出了一个新的碰壁模型。新的液滴碰壁模型从分析液滴的质量、能量和动量守恒方程出发，给出了液滴碰壁后各物理参数的变化，以确定液滴在液膜上发生溅射的临界判据以及由此产生的液滴数目和尺寸分布。随后，论文建立了考虑二次携带现象的波形板内气液分离过程的两相三流场（气相、液滴相和液膜相）的数学模型，并用壁面函数法的思想对液膜相进行了简化处理。在此数学模型的基础上，论文对冷态和热态条件下的波形板汽水分离过程进行了数值模拟，获得了波形板汽水分离器内水滴的运动轨迹和分离效率的数值计算结果。并且在数值模拟中，论文还讨论了波形板汽水分离器内的分离效率和流动的压力损失随通道结构参数和流动参数的变化情况。在进行数值模拟后，我们进行了波形板汽水分离器的流动显示实验和冷态选型实验，对不同类型波形板的分离效果和压降进行了比较，得到了很多有益的结论。最后，论文对课题进行了总结，并对波形板汽水分离过程的后续研究工作提出了建议。 本文研究的课题得到了国家自然科学基金（No. 50276022）和国防预研基金的资助。