全球能源危机日益严重,核能是解决全球能源危机的主要途径之一,但是核能发电过程中产生的大量核废料的处理制约着核能的快速发展。ADS可以解决核乏料问题,但是ADS次临界堆堆芯在运行中会产生非常多的热量,为保证整个反应堆安全运行,必须具有高效且稳定的二回路冷却系统。与水和碱金属等冷却剂相比,液态铅铋共晶合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)具有低熔点,高沸点,较好的中子性能和良好的自然循环能力等突出优点,是目前ADS系统设计中散裂靶和回路冷却剂的首选材料。在上述背景下,本文主要对液态LBE的对流换热特性进行研究。由于液态LBE不同于常规流体(水),其普朗特数远低于水,即使在充分的湍流流场中,分子扩散仍然占据重要地位。因此在进行数值模拟过程中,需要选用合适的湍流普朗特数模型,对基于雷诺平均的数值模拟求解方法进行修正。本文首先运用不同的湍流模型和湍流普朗特数模型对液态LBE在环形通道内的对流换热进行数值模拟,将获得的数值结果与实验测量值进行对比,发现使用可修正k-ε湍流模型和SST k-ω湍流模型与Cheng湍流普朗特数模型相结合的计算模型,数值结果准确度更高。然后对主换热器原理样机进行数值模拟。对主换热器原理样机的数值模拟计算主要包括三个方面。(1)利用可实现k-ε湍流模型和Cheng湍流普朗特数模型计算换热器的流场、压力场、温度场。并利用LETEA实验台架进行换热器换热性能实验,验证数值模拟结果的有效性。(2)在数学模型和数值结果得到验证的基础上,运用数值模拟方法,分析工质流量、入口温度对换热器换热性能的影响,发现高压水入口温度降低、液态LBE入口温度提高、以及两种工质质量流量的提高都会起到强化换热的作用,但是与温度变化引起的换热强化相比,工质质量流量的提高对换热能力的提高更为明显,与此同时这种增益会随着质量流量的增加而逐步减弱。基于数值模拟结果,比较不同贝克莱数(235～798)下四种液态LBE换热经验关系式的准确性,推荐使用Subbotin经验关系式计算液态LBE侧的对流换热系数。(3)在前述工作的基础下,研究不同支承板数量对换热器换热性能的影响,对换热器结构进行优化。以JF因子作为评价标准,额定工况下换热器的支承板数量为5时综合性能最好。本文对适用于管外液态铅铋流动换热的湍流模型和湍流普朗特数模型进行了研究,进一步对影响液态LBE-高压水换热器换热性能的因素进行了分析,研究结果为以液态LBE为流动工质的换热器设计及优化提供一定的参考。