由于受到离心力和二次流动影响,流体在螺旋管内的流动与换热特性与直管中的存在很大区别,其流动换热参数在管截面上通常会呈非均匀分布,沸腾换热时上述现象更加明显。而流动与换热特性又会影响到螺旋管的安全可靠性,因此研究螺旋管内核态沸腾换热流体的流动换热和非均匀分布特性及其影响因素有着非常重要的意义。本文以SMART反应堆中的螺旋管蒸汽发生器为原型建立单根螺旋管物理模型,模拟研究螺旋管内核态沸腾换热过程,分析管内工质的流场及温度场规律,揭示螺旋管几何参数和运行工况对管内工质流动与换热的影响,并给出流动换热参数非均匀分布的原因及影响因素。模拟结果表明:结合RSM湍流模型、Non-equilibrium Subcooled Boiling壁面沸腾模型和相间质量、动量、能量交换模型的两流体控制方程适合模拟螺旋管内核态沸腾换热,并能精确捕捉螺旋管截面参数非均匀分布。模拟工况下,螺旋管内流体表面传热系数先急剧升高,由于壁温的增加略有下降。在单相区和沸腾起始位置,表面传热系数大小受管内流体扰动影响较大,随曲率、入口Re数变化较为明显,核态沸腾区表面传热系数大小受泡核沸腾强度影响较大,随热流密度变化明显。流体压降中重力压降与摩擦压降占主要部分,随沸腾换热的进行摩擦压降和加速压降所占比例增加。流体压降受升角、管径、质量流率影响较大,曲率和热流密度对其影响较小。另外,螺旋管内二次流动速率不超过主流速度的0.1倍,且受曲率和质量流率的影响较为明显,液相二次流动能将含汽率较高区域的汽泡和汽块携带至低含汽率区域,使螺旋管内汽液相分布趋于均匀。核态沸腾换热时,螺旋管截面上液相在外侧和下侧聚集,壁温较低,汽相主要分布在截面的上侧和内侧,壁温较高。计算条件下截面壁温差最大值达10 K,且主要受截面干度、质量流率和热流密度的影响。受相分布的影响,不同运行工况下,管截面上壁温在0°~360°之间急剧升高后逐渐下降,最高壁温所处位置随运行条件的不同在90°~180°间变化,最大偏移量约60°,偏移主要受螺旋直径和质量流率的影响。