当前核电处于大发展时期,我国核电技术已经相对成熟。在稳步推进核电向前发展的同时,加强核电设备安全显得尤其重要。蒸汽发生器是联系核反应堆系统一、二回路的枢纽,是核动力装置中的重要设备。在核电系统中,自然循环是一种由于冷却剂温度差产生沿程密度差,从而形成进出口压差作为驱动力的循环流动。研究发现,自然循环不仅可以很好地提高核反应堆的非能动安全性,而且还能有效地增强核反应堆一体化程度,使得核反应堆堆芯通道内不均匀的流量分配得到改善,所以现役的以及新一代的小型核反应堆的设计研究中,自然循环都作为一项新技术备受青睐。但是,已有研究发现,立式倒U型蒸汽发生器(UTSG)在自然循环工况下存在倒U管内非常显著的流动不均匀现象,部分倒U管内出现冷却剂从管出口流回入口的倒流现象。这一倒流现象使得UTSG有效传热面积减少,流过反应堆堆芯的流量减少。因此,自然循环工况下UTSG管内倒流的研究具有重要意义。本文采用流体动力学软件FLUENT对自然循环工况下,UTSG 一次侧进行三维数值模拟。以蒸汽发生器并联倒U型管内流量正负值作为倒流的判据,对自然循环工况下倒U型蒸汽发生器管内倒流进行研究,并将结果与核电热工水力分析程序RELAP5/MOD3.3计算结果进行对比分析,结果吻合良好。本文研究的主要内容包括:在自然循环低流量条件下,研究蒸汽发生器一次侧倒U型管内倒流特性;针对管长、入口初始流量、一次侧入口质量流速以及一次侧入口温度对倒U型蒸汽发生器管内倒流的影响进行研究分析;UTSG在不同倾斜方式以及不同倾斜角度的情况下,对其倒U管内倒流特性进行了研究。该研究对蒸汽发生器的热工水力设计和海洋环境下UTSG的安全运行具有主要意义。