超临界水冷堆是一种第四代反应堆设计,使用超临界水作为工作流体。由于超临界水堆的结构简单且具有较高的热效率,因而成为了备受关注的新一代核反应堆系统。然而与其他第四代核能系统不同,世界上从未建设过任何类型的超临界水堆。考虑到超临界水堆在商业化的道路上必须经过“实验堆建设”这一重要阶段,因此开展与实验堆相关的技术研究具有非常重要的意义。为了进行实验堆技术研究,欧盟计划建立一个超临界实验回路以实现在超临界水环境下对燃料棒的传热性能和材料抗腐蚀能力进行研究。然而当超临界水流过燃料棒时可能诱发其发生振动,使得燃料包壳出现疲劳现象而破损。为了得到振动的特性以及评估燃料包壳的应力等级,需进行相关的流致振动实验和数值计算工作。本文首先通过CFD软件对燃料棒周围的流场进行了计算,发现：由于定位绕丝的存在,使得流体在棒束通道内的流动存在着较强烈的搅混效应,增加了各个子通道之间的横向流,而这种横向流动又会影响到燃料棒的稳定性。之后,通过实验方式对燃料棒的流致振动行为进行了研究,发现：在设定流量下不存在流体弹性不稳定产生的大幅振动,只存在由湍流边界层内压力脉动而引起的随机小幅振动,且在频域范围内,振动能主要集中在燃料棒的一阶固有频率附近,这表明相比于其他频率,燃料棒主要以其一阶固有频率在做较大振幅的振动。此外还发现,尽管燃料棒的振动行为是随机的,但多次测量得到的振幅最大值基本相同。通过将振幅最大值作为已知条件输入ANSYS软件中进行计算,得到了燃料包壳在最大变形情况下的应力分布,发现最大应力发生在燃料棒的约束端,且根据包壳材料的疲劳特性曲线可知：在设定流量下,燃料棒的振动不足以使包壳出现疲劳现象,可以确保燃料棒在超临界实验回路中的结构安全性。考虑到为了方便换料,燃料棒与定位座之间会存在一定间隙,且燃料棒与定位座之间的长期摩擦会使得间隙不断变大,而当流体通过间隙时则会引起燃料棒振动。通过实验对这种振动的机理进行了研究,发现：在流速较小的情况下,燃料棒的振动主要是由于湍流脉动所引起的,泄漏流动对棒子振动的影响很小。而随着流量的增加,泄漏流动的影响逐渐增强,其影响主要是使得高频段的振动能增加,这对燃料棒的结构安全性是不利的。因此,为了减小泄漏流动对燃料棒振动的影响,增加燃料组件的安全性,应该使用盲孔定位座对燃料棒的两端进行约束。