蒸汽发生器作为钠冷快堆二回路钠与三回路水的热交换器,是快堆核岛中的重要设备。热工水力特性作为其结构力学、材料、水化学等分析的基础,是蒸汽发生器最重要的研究内容之一。本研究以钠冷快堆蒸汽发生器为研究对象,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,获得其整体与局部的热工水力参数,掌握关键部件位置流体的湍流和涡旋等微观特性,深化对金属流体流动和传热的认识,为蒸汽发生器的安全分析与结构设计优化奠定基础。本文首先根据钠冷快堆蒸汽发生器的结构特点并基于对其热工水力特性的分析,开发了基于多孔介质模型的耦合热工水力计算模型。采用了SST k-ω湍流模型计算一次侧流体的湍流流动,建立了管束区与支撑板的阻力模型,将二次侧流体分为过冷液体区、泡核沸腾区、膜态沸腾区与过热蒸汽区并采用不同的传热关系式以准确计算其流动沸腾传热特性。其次,以自下而上的网格生成策略分别生成了支撑板、一次侧出入口腔室等重要部件与整台蒸汽发生器的流体网格,网格平均质量高于0.9。并采用高精度的控制方程离散格式开展了计算,掌握了蒸汽发生器局部及整体的三维热工水力特性,计算结果与中国实验快堆蒸汽发生器运行参数设计值的相对误差小于0.1%。然后,对基于精细网格的支撑板流域计算展开水力特性分析,结果表明,流体的横流能量在支撑板前沿位置达到峰值并由于传热管的阻力迅速下降,支撑板后沿位置流体的涡流会使湍流强度迅速升高,传热管在这两处发生流致振动的可能性大幅提升,并根据入口流速等于1~3m/s工况下流体通过支撑板的压降确定了各支撑板的粘性阻力系数与惯性阻力系数。通过对一次侧腔室的水力特性分析发现,入口腔室环腔内的节流装置可有效抑制环腔内强烈的湍流,使流体相对稳定地通过流量分配罩进入管束区,出口腔室处流体流动相对稳定,两腔室的径向流向分配均匀但轴向流量分配较差,且外层管束区均受到较严重的横流冲刷。最后,对基于多孔介质网格的蒸汽发生器整体热工水力特性展开分析,结果表明,一次侧流体在入口腔室处的高横流能量会持续影响其下游流体,流体压力在管束区沿流动方向逐渐降低,腔室与接管连接处流体流速变化剧烈,局部压力损失很高。蒸汽发生器的传热特性受到两侧流体温度分布与传热系数的影响,其中蒸发器中两侧流体温差较大,同时二次侧流体的沸腾传热会大幅增强其传热能力,额定工况下蒸发器与过热器的平均传热系数分别为3460.88W/(m~2·K)和1889.2W/(m~2·K),蒸发器的传热效率显著高于过热器,但低功率工况下泡核沸腾区二次侧流体传热系数的升高以及两侧流体温差的增大,会导致蒸汽发生器最大热流密度的升高,可能会造成蒸汽发生器的烧毁。基于上述工作,本文对钠冷快堆蒸汽发生器的数值计算结果不但可为力学分析奠定基础,而且可为结构设计的进一步优化提供参考,同时还可为热工参数设计及安全分析提供输入,对保障蒸汽发生器的安全运行具有重要意义。