蒸汽直接接触凝结的物理机理极其复杂。早期的研究主要以实验方法为主，多位学者构建了汽羽长度与表面传热系数的经验关联式，并分析了冷水温度和蒸汽质量流量对汽羽形状的影响。相比实验方法，数值计算主要借助基于热平衡原理的冷凝双阻力模型以获得实验难以测量的内部流场、温度场和压力场等信息。此双阻力模型假定气相在两相交界面处分散为可变直径的微小球形气泡，在气泡表面发生传热传质，热阻存在于相交界面处。

直接接触凝结过程中的凝结流型是主要研究对象之一，矩形通道内蒸汽直接接触的凝结流型可分为间歇流、振荡射流、振荡泡状流、稳定射流和界面振荡射流。纯蒸汽与过冷水直接接触凝结时，流场可划分为蒸汽区、过冷水区、气液混合层和气液相界面四个典型区域。蒸汽区和过冷水区均为单相区；气液混合层为不透明的两相区，该区域内蒸汽以微小气泡的形式存在，并形成小尺度的旋涡，出现强烈的湍流；气液相界面是蒸汽与过冷水进行质量、动量和能量交换的主要区域，蒸汽直接接触凝结的能量传递取决于相变界面面积、界面传热系数和界面相变传质速率。受蒸汽速度、过冷水温度和速度等参数的影响，气液界面附近的凝结速率并不完全相同。