加速器驱动次临界堆系统(Accelerate Driven Sub-critical System,ADS)包含加速器、散裂靶和反应堆三部分,其中散裂靶起着耦合加速器和反应堆的重要作用。散裂靶里面的液态重金属与加速器里射出的高能质子发生散裂反应,给次临界堆提供高能中子源,所以研究散裂靶是ADS系统研究的重要部分。液态无窗散裂靶是当前研究热点,工质在无窗靶中形成包含气液两相的湍流,对工况进行精确的预测是研究散裂靶的重要一环。首先,简要介绍扩散界面法的数值方法,并用水做工质,基于扩散界面法分别用k-?模型、k-?模型、SST模型和Spalart-Allmaras模型这四种湍流模型对ADS液态无窗散裂靶进行水力数值计算,通过网格无关性验证、实验对比和计算成本对比,发现k-?模型最适用于结合扩散界面法预测无窗散裂靶的工况。同时对四个湍流模型的计算结果进行流动分析和湍流分析。结果表明,在速度场和压力场方面,四个湍流模型的计算结果整体上一致,在回流区的速度要低于主流的速度,低速区由回流区主导。在自由界面的高度和形态上以及回流区长度方面,四个湍流模型的计算结果不一样。湍流动能和湍流耗散率的最大值出现在回流区的右侧轮廓处,SST模型预测的湍流动能峰值最大,k-?模型预测湍流耗散率峰值最大,而对湍流动力粘度预测规律不明显,此外这三个湍流参数都是随着主流往下游发展而逐渐减弱。然后,继续用水做工质,采用扩散界面法和k-?模型对液态无窗散裂靶进行详细的数值计算与分析。用实验对比来证明模型的准确性和可靠性,进行动态平衡分析后研究靶件内的流动特性以及出口压力和入口速度对自由界面和回流区长度的影响。结果表明,靶件内会出现一个细长的回流区且中心线沿程压力会出现一个峰值和谷值。出口背压越大,自由界面越高且越稳定,回流区长度越小。自由界面的稳定性和流动的连续性对入口速度极其敏感,入口速度的减小会降低自由界面的稳定性和流动的连续性,入口速度减小也会降低自由界面的高度以及增大回流区的长度。最后,用液态铅铋合金(Lead-Bismuth Eutectic,LBE)作为工质,使用扩散界面法和k-?模型对无窗散裂靶进行水力学数值计算和热输运计算。研究出口背压和入口速度对自由界面高度和沿程压力的影响,以及不同能量质子束的热输运情况。结果表明,随着出口压力的增大,液态铅铋合金自由界面的高度呈现出线性增加规律。随着入口速度的增大,液态铅铋合金自由界面的高度增加,并且增加的斜率减小。出口压力越大,入口速度越大,锥形段沿程压力增大。质子束能量越大,穿透液态铅铋合金能力越强,能量沉积越大,能量沉积的范围越大,温度场的最高温度越高,温度场的范围越大。