蒸汽发生器是核动力装置中最重要设备之一。在较低入口流量工况下，立式倒U型管蒸汽发生器（UTSG）部分管内可能出现冷却剂从出口腔室流回进口腔室的倒流现象。倒流会使U型管蒸汽发生器有效传热面积减少，流动阻力增大，影响反应堆的安全性。本文以U型管内流体倒流现象为研究对象，对三根并联U型管的UTSG模拟体进行了数值分析；同时通过三维CFD计算和一维系统分析程序Relap5的耦合,实现了考虑系统回路反馈的UTSG数值分析。本文的研究内容和主要结论如下：
　　首先，采用经典传热流动关系式和可视化实验的实验结果等对三维CFD计算模型进行了验证，吻合良好。在此基础上开展了数值模拟的分析计算。
　　结果：表明，在低流量工况下，倒流均发生于最内侧的短U型管，其机制为压降-流速特性曲线存在负斜率引起的流量漂移。倒流造成冷热流体搅混、耗散，一次侧热流体与二次侧冷流体传热能力降低等额外效应，这些对循环工况都是不利的。同时探讨了一次侧入口温度、二次侧冷却剂温度以及一回路操作压力对倒流临界流速的影响，发现一次侧入口温度增加使倒流临界流速增大，二次侧冷流体温度增加使倒流临界流速降低，操作压力对倒流临界流速影响不大。
　　其次，基于CFD与Relap5耦合，研究了自然循环和热态强迫循环两种循环方式下的U型管内倒流工况，自然循环工况倒流过程通过降低加热器功率实现，倒流导致一回路流量及UTSG进口温度均降低。而热态强迫循环工况倒流过程通过降低泵的转速实现，倒流导致一回路流量降低但UTSG进口温度升高。两种方式下最短管倒流后，中管和长管流量均先增大后逐渐保持稳定。
　　本文研究结果对U型管蒸汽发生器的热工水力设计及安全运行具有一定的指导意义。