在压水堆热工水力安全分析中,常常要求分析主冷却剂系统的小破口失水事故,从破口处喷放出的流量对于确定事故危害程度及设计事故缓解系统非常重要,各种系统分析程序都有对应的实时仿真程序。目前用于实时仿真的临界流模型都是基于某些特定假设推导的,在一定的范围内与实验结果符合得较好,然而在模拟单相向两相发展的喷放过程时,其结果仿真精度不高且不能反映实际喷放过程。因此,本文利用当前研究成熟的数学模型按照其适用性用于开发SimExec平台中的Theatre临界流程序,使其能准确模拟小破口失水事故整个喷放过程中的实时流量。特定的数学模型只能适用于特定的情况。本文研究小破口失水事故的喷放过程,根据喷放过程的主要特征合理地将其划分为不同阶段,从而为分不同工况研究相关数学模型提供理论基础。然后结合对目前的可用于热工水力分析的数学模型的研究,确定用于小破口失水事故热工水力实时仿真的较合适的数学模型组合,为开发用于模拟单相到两相喷放过程的实时仿真程序提供了基础。通过对低含气率条件下喷放过程的研究,提出在单相向两相过渡时亚稳态临界流动工况的存在。文中考虑了过渡区的复杂性,并指出在低含气率工况下热不平衡效应是临界流动的主要特征,必须考虑热不平衡效应带来的影响,Henry-Fauske模型可以准确模拟此时的临界流动。而在高含气率两相热力平衡区,Moody模型要优于基于均相平衡假设的模型。最后,为评价开发的小破口失水事故热工水力实时仿真程序的准确性,利用开发的程序对秦山一期核电厂假想的小破口失水事故进行实时仿真,并与原Theatre临界流程序的仿真结果、RELAP5程序的仿真结果及实验模拟结果等进行对比,验证了程序中所采用的数学模型的准确性及适用性。并探讨了在低含气率区采用Henry-Fauske模型的合理性。