气体-液滴两相流存在于诸多核动力设备中,分析其两相流动特性对于核动力设备设计有指导意义。液滴曳力是研究气体-液滴两相流的关键,由于核动力设备中两相流处于高温高压状态,实验研究其内部液滴的曳力难度极高。因此,建立液滴曳力数值计算方法,对于分析核动力设备中的气体-液滴两相流具有重要意义。建立液滴曳力数值计算方法:采用DNS耦合VOF的方法模拟单液滴在均匀流场中的受控运动,通过动量守恒方程的体积力源项,对液滴施加控制力使其进入稳态,此时曳力与已知的控制力相等,从而得到曳力。关于液滴控制,当前使用的PID控制方法可能使液滴运动发散。为此,改进液滴控制,得到两种绝对收敛的曳力数值计算方法:(1)对液滴施加微分控制力,建立曳力系数与最终速度的关系式,得到D方法;(2)对液滴施加比例-微分控制力,建立曳力系数与静止位置位移的关系式,得到PD方法。通过分析D、PD方法中液滴运动方程解析解,提出控制参数整定的方法,显著提高了计算效率,使其适用于批量计算。验证上述数值方法,开展了可视化验证实验,包括水滴在静止空气中下落实验、硅油液滴在静水中上升实验,采用高速摄像技术拍摄液滴运动过程,编写了图像处理程序,用于批量处理大量图片,得到了不同直径的水滴、硅油液滴的形状因子、表面振动周期、曳力系数等丰富的验证数据。基于这些实验结果,通过大量算例全面地验证了D、PD方法。应用上述数值方法,首次研究了热态工况下干燥器中的水滴曳力,建立了热态曳力模型。为了进一步验证热态曳力模型,编写离散相模拟程序,嵌入热态曳力模型用于计算水滴曳力,模拟水滴运动轨迹以计算干燥器分离效率。程序中对于大量水滴的模拟,基于CUDA C实现了GPU并行加速。采用上述程序,计算了单钩波形板干燥器热态工况下的分离效率,计算结果同实验结果符合良好,证明热态曳力模型准确可靠。本文的创新在于:建立了精确、通用的液滴曳力数值计算方法,相比于前人的方法更加稳定、高效,可用于研究液滴变形、内部环流、表面振动等曳力相关的流体现象。应用此数值方法建立了热态曳力模型,作为基础受力模型为干燥器实际工况下的性能分析奠定基础。基于GPU并行加速实现了高效的离散相模拟程序,用于计算干燥器分离效率。