反应堆堆芯作为核电一回路的核心部分,是核电站电能转化的源泉,非能动停堆组件是保证核反应堆安全运行的关键机构。液体悬浮式非能动停堆技术是利用流动动力顶托控制棒在工作位工作,当系统发生无保护瞬态失流事故时,顶托减小,系统及时且自主的完成停堆动作。非能动组件需要满足:上工作位悬得住、下落时快速、稳定、缓冲效果好。针对液体悬浮式非能动停堆组件的工作机制,论文的主要研究内容及取得的研究成果有:(1)本文通过对液体悬浮式非能动组件结构及其工作原理的研究,设计了窄缝型流动以及四方块水中自由下落试验,且对其进行数值模拟。研究了湍流模型、壁面函数、网格尺寸对模拟结果的影响,选定Standard κ-ε湍流模型,Standard壁面函数法作为本文湍流数值模拟的模型,确定了合理的计算网格尺寸及动网格更新的相关参数。(2)基于对液体悬浮式非能动组件中流动特性的分析,不考虑对阻力贡献微小且结构复杂的中子吸收棒束,设计了比尺为1:1的试验件,分别采用物理试验及数值模拟对非能动停堆组件试验件位于上工作位的稳态工况,以及非能动停堆组件试验件失流下落时的瞬态运动过程进行了研究。(3)对非能动停堆组件试验件位于上工作位置进行恒定流场的研究,得到其内部详细流场信息、移动体受力状态以及内流道的流量分配情况,并分析了影响移动体悬浮条件的关键因素,得到移动体处于上工作位保持悬浮状态时的临界流量。(4)对液体悬浮式非能动停堆组件从上工作位开始失流下落过程的研究,得到了给定惰转流量曲线下移动体的下落用时,以及移动体下落位移、速度、加速度、受力以及系统总压降等随时间的变化规律。整个下落过程大致分为加速下落段、缓冲段、上部液力自紧消失段,分析了控制移动体下落速度及缓冲效果的主要因素。(5)针对液体悬浮式非能动停堆组件试验件失流下落过程中下缓冲节流件缓冲节流效果不理想的情况,提出了加长下缓冲节长度和改变缓冲节流件尺寸的优化改进方案,并验证了其缓冲节流效果。