超临界水堆(SCWR)是第四代核能论坛(GIF)推荐的第四代先进核能系统的六种堆型之一,具有热效率高、尺寸小、系统简化、安全性高和经济性好等优点。在超临界压力下,水在拟临界点附近物性发生急剧变化,流动和传热相互耦合为复杂的非线性关系,使超临界水堆系统中流动与传热特性极其复杂。目前,对于超临界压力下循环(包括自然循环与强制循环)回路系统静态特性相关研究比较少,对其静态流动特性还未形成系统的认识。为研究超临界压力下水动力特性,本文选取简化的自然循环和强制循环回路为研究对象,建立了稳态分析模型,采用适用的非线性数值求解方法求解,并对结果进行分析,从而研究超临界水回路的水动力特性。本文主要有以下内容:(1)建立简化的自然循环和强制循环回路模型,针对模型特点,采用非线性的数值求解方法——基于延拓方法进行数值程序的编制与开发,并对其进行理论与数值分析。(2)基于超临界压力下自然循环回路模型及相应数值程序分析求解,研究其水动力特性(静态流动特性),分析其最大自然循环能力与输热能力限,并讨论了不同影响因素的参数效应。分析发现,对典型的超临界自然循环回路,随着加热功率增大,自然循环稳态流量首先增大到最大值(最大自然循环能力),相应的加热功率即为最大输热能力限;然后随着加热功率继续增加,循环流量开始急剧下降,自然循环能力陡降。在最大循环流量附近区域及其以前,系统输热是有利的;而在流量陡然下降区,则不利于系统输热。同时,分析还发现,在加热段入口温度较低时,在流量陡降区出现了静态流动不稳定性(流量漂移)。对比分析表明,在超临界压力自然循环回路中:(i)系统压力对回路最大自然循环能力与系统输热能力限几乎没有影响;随着系统压力增大,系统流动在更大加热功率下发生静态流量漂移,且不稳定性的区域减小;(ii)回路管径增加、回路冷热心高差增加均有利于提高自然循环能力,增加最大输热能力限;管径增加、冷热心高差增加均使静态不稳定性发生于更高加热热流工况;其中管径变化的影响较明显;(iii)系统回路的最大自然循环能力与最大输热能力限随加热段入口局部阻力减小而增加。此外,加热功率分布对回路自然循环及输热也有不同的影响,但影响不显著。(3)针对相同几何条件下的超临界强制循环回路,研究其静态流动特性,并比较分析参数因素的影响。分析发现,强制循环回路与自然循环回路的加热功率-循环流量关系特点有所不同,系统循环流量在一定加热功率范围内随加热功率的变化较为平坦,但加热功率达到一定值后,系统流动特性超出循环泵的驱动作用控制范围,循环流量开始降低,进入传热不利区域。但总地说来,强制循环受循环泵作用为主,故最大循环流量与输热能力限均大大高于自然循环。此外,在加热段入口温度较低时,亦可能在流量陡降区发生静态流动不稳定性(流量漂移)。进一步地,本文针对泵特性对强制循环回路中的稳态流动特性的影响也进行了分析。