中国先进研究堆(China Advanced Research Reactor，CARR)是一座正在设计建造的高参数、多用途的反中子阱型池式研究堆。反应堆由轻水冷却慢化，重水作为放射层。紧凑堆芯、堆芯体积功率密度大、燃料包壳表面高热负荷和冷却剂高流速，给热工水力设计带来了新的挑战。如何有效导出堆内燃料和构件发热，保证燃料和结构材料温度在设计允许范围内，是反应堆设计的重要内容。本文进行了计算流体力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)应用于CARR堆芯的基准化研究，和堆芯部件的流场与温场三维数值模拟。计算结果用于热工水力设计、安全和力学分析。研究采用商用CFD软件CFX4.4和CFX5.5。1．CFD应用于CARR堆芯计算的基准化研究。CARR燃料组件采用板状燃料元件。堆芯主要包含狭长矩形冷却剂通道。通过对这种特殊流道的基准化研究来提高CFD计算结果的准确性和可信性。研究是在一个典型矩形通道模型上进行，以实验数据和经验公式为基准，主要分析壁面函数(包括CFX中的标准壁面函数和Scalable Wall Function)、近壁网格疏密及湍流模型(包括k-ε模型，RNG k-ε模型，雷诺应力模型)对于压降、换热系数等主要参数的影响。分析表明，对于CARR堆芯的窄缝流道计算，选择标准k-ε模型、Scalable Wall Function、合适的近壁网格密度(y+值在30～180内)，数值计算与实验数据和经验公式计算比较，压降和换热系数相差在5％左右。2．CARR堆芯流场与温场的数值模拟。CARR堆芯由17盒标准燃料组件、4盒跟随体燃料组件和堆内构件组成。若对整个堆芯进行整体模拟，将生成大量网格，需要大容量内存和高速CPU的计算机。本研究是在PC上进行，不具备该条件。因此采用分区域模拟的方法，分别建立一盒标准燃料组件，一盒跟随体燃料组件，堆芯容器和填充体三种物理模型，通过改变流量和发热功率等输入参来模拟堆芯不同位置，不同工况下的燃料组件和结构件的流场与温场。数值计算得到的标准燃料组件阻力特性和组件内流量分配因子与经验公式和实验结果符合很好，并得到了跟随体燃料组件内的流量分配因子供设计使用。在设计工况下，标准燃料组件和跟随体燃料组件芯体、包壳最高温度均低于设计限值，包壳表面最高温度低于当地泡核沸腾起始温度和冷却剂饱和温度，并有较大的温度裕量，冷却剂不会出现沸腾；堆芯容器和填充体内的最高温度也低于设计限值。总之，通过基准化研究提高了数值计算的准确性；对cARR堆芯所作的模拟计算分析，其结果已用于工程设计；同时为今后工作积累了宝贵经验。