在压水堆燃料组件的定位格架下游,局部扰动沿流动方向逐渐衰减,流场最终趋于稳定。光滑棒束区冷却剂的湍流流动和交混特性是影响反应堆经济性和安全性的重要因素之一,有必要进行深入研究。本文对棒束内水的湍流流动特性进行了数值模拟研究,所采用的几何结构为一 3×3棒束,每根棒的外径为9.5 mm,相邻棒间距为12.6mm,栅距比(P/D)比为1.33,与压水堆燃料组件的栅距保持一致。棒束外围的方形管横截面积为37.8×37.8 mm2,长度为200 mm。采用ANSYS软件CFX 进行稳态和非稳态模拟。首先,选取八种湍流模型(k-Epsilon、SST-k-ω、SSG、RNG k-Epsilon、BSL 雷诺应力、LRR 雷诺应力、QI 雷诺应力和Omega雷诺应力)进行稳态模拟,并将计算结果与实验数据进行比较,选择最佳的湍流模型开展研究。数值模拟研究了入口速度以及棒束栅距比对流动特性的影响,入口速度范围为0.5 m/s到2 m/s,栅距比范围为1.18到1.42。验证结果表明,QI-Reynolds应力模型优于其它湍流模型,预测结果与实验数据最为接近。中心子通道的流速明显高于棒间隙区,二者的偏差与栅距比有关。其次,采用QI-Reynolds应力模型进行非稳态数值模拟,发现稠密棒束内存在大尺度的流量脉动现象,脉动强度随栅距比的减小而增大。速度的三个分量随时间周期性波动,子通道中心的轴向速度脉动比横向脉动更强。本文的研究工作有助于加深对棒束内冷却剂流动特性的理解。