马玉琢，黄 美，黄继缘，张沛健

(华北电力大学 核科学与工程学院，北京 102206)

压水堆核电厂通过冷却剂流经燃料组件进行热量交换将核裂变产生的能量带出堆芯，冷却剂的流动会对燃料组件产生冲击与振动，使组件产生位移和形变，与此同时组件结构形状和位置的改变会反过来对冷却剂的流动产生显著影响。冷却剂与燃料组件间的这种相互作用直接关系到反应堆的安全运行与核电厂的运营效率。

在构成燃料组件的燃料棒束结构中，定位格架是用于支撑堆芯燃料棒束的弹性结构构件，对燃料组件的热工和结构特性影响较大。利用计算流体力学(CFD)工具对燃料组件内单相和两相流动现象的研究已十分丰富[1-3]，对组件结构与冷却剂相互作用进行的流固耦合研究也日渐增多[4-6]，但目前的研究大多仅限于单向流固耦合，对涉及到结构场、温度场和流场的双向多场耦合情况研究较少。

本文采用数值模拟计算中的多场耦合分析方法对冷却剂与含格架燃料棒束进行多场耦合模拟，分析研究冷却剂与燃料组件间的热工水力特性和结构形变特性，进而为堆芯的安全分析和燃料组件的优化设计提供参考。

1 计算模型

1.1 几何模型

本文通过对实际燃料组件的适当简化，忽略对流场影响轻微的固定件，保留定位格架中的条带弹簧、刚性突起和搅混翼片，建立了总长1 050 mm的5×5燃料棒束计算域。其中：入口段长度500 mm，定位格架段长度50 mm，出口段长度500 mm。……