作为加速器驱动次临界系统（ADS）中入射质子束与次临界堆芯的耦合部件，散裂靶件维系系统安全性与稳定性，液态无窗散裂靶件是当前的研究热点。本文分析下落式液态无窗散裂靶件数值模拟与可视化实验结果，提出其存在的不足，即自由界面长度较大时，自由界面下端撕裂严重，自由界面不稳定；自由界面长度较小时可获得稳定完整的自由界面，但此时界面下存在涡旋回流，散裂区域反应热不能及时被作为冷却剂的铅铋合金带出。提出一种新的上旋式无窗散裂靶件，流体从下部入口流入经过叶轮获得切向速度后旋转向上，在喇叭形出口处旋转流出形成圆锥形自由界面。论文主要包括：（1）介绍其结构设计，对比水和液态铅铋合金的各项无量纲参数，验证此结构中以常温常压下的水模拟400℃液态铅铋合金水力学行为的可行性。使用常温常压液态水为工质，建立数值模型对上旋式无窗靶件的不同几何尺寸进行数值模拟，探究最优几何尺寸。改进数值模型研究叶轮叶片倾角及入口流速对自由界面的影响，得到自由界面控制方法。（2）设计实验段，搭建实验系统，并寻找非可视化条件下自由界面测量方法，测量在不同叶片倾角与不同入口流速下自由界面位置，并与数值模拟结果进行定量对比分析，检验数值模型对自由液面变化趋势模拟的结果。分析定量结果差异原因，提出实验改进方案及数值模型优化方案。（3）使用液态铅铋合金对相同数值模型进行模拟，并与以水为工质的模拟结果进行对比，验证以水为模拟工质的可行性。本文旨在提出不同于下落式靶件的上旋式无窗散裂靶件新结构，通过数值模拟和实验研究验证其可行性，并得到自由界面的主控因素，找到其控制方法，为接下来的上旋式靶件研究提供计算及实验数据。