近年来由于开发设计超临界反应堆的需要,了解反应堆子通道内超临界工质流动传热特性的要求十分迫切。在此背景下论文采用计算流体力学(CFD)方法获取超临界流体详细的流动换热信息,对掌握子通道内的换热机制具有重要意义。对CFD软件Fluent中的湍流模型在超临界条件下的适用性作了评价和验证,选取了合适的湍流模型分别计算管道内超临界水和超临界CO2的流动换热,并具体分析了它们的流动传热机理。最后获得了超临界水冷堆四边形燃料子通道内的流场和温度场分布。　　首先对竖直加热通道内压力为24.52 MPa的超临界水流动传热作了数值计算。采用 IAPWS-IF97公式获得物性参数,采用二维轴对称、RNG k-ε模型计算了qw=233kW/m2时的管壁温度和换热系数,并用Yamagata的实验值作了验证。在模拟更高热流密度(qw=698kW/m2)传热时为了获得准确的结果细化了近壁面网格(y+<0.1),同时试验了另两种高雷诺数k-ε模型(标准k-ε和Realizable k-ε)和两种低雷诺数湍流模型(LS和 YS)模拟此工况下的换热,结果表明使用增强型壁面函数的RNG k-ε模型模拟超临界水的流动换热能够给出最好的计算结果。接着使用RNG k-ε模型模拟计算了不同热流密度下的壁面温度和换热系数,发现峰值换热系数出现在主流温度稍低于拟临界温度,同时壁温高于拟临界温度的区域,且峰值换热系数随热流密度增加而减小。具体分析了超临界水在低热流密度下出现传热强化和在高热流密度下出现传热恶化的作用机理。三维 qw=233kW/m2情况下尝试了离散涡(DES)模型计算对流换热系数,结果与实验值吻合较好。　　超临界 CO2的流动换热性能可以类比超临界水,且实验成本低很多。进一步使用了多种湍流模型对竖直细圆管内低进口雷诺数的超临界 CO2流动传热作了模拟计算。在低热流密度 qw=5300W/m2时,使用二维几何模型,层流模型计算结果与实验值吻合的最好,低雷诺数模型与实验值接近,大涡模拟(LES)也得到了准确的计算结果;使用三维几何模型时DES和LES模型计算结果与实验值吻合较好。在相对较高热流密度qw=81000W/m2时,低雷诺数AK模型和YS模型表现最好,发现此工况发生了层流向湍流的转捩,并导致了壁面温度峰值的出现。不同热流密度下的计算结果表明,在拟临界区域由于浮升力的作用会使得壁面附近湍动能增大,超临界CO2流动换热出现换热系数的峰值,其值随热流密度的增大而减小。　　最后采用经验证过的网格生成策略和湍流模型来研究超临界水冷堆燃料子通道内的流动换热,建立了四边形子通道的三维计算模型,计算获得了燃料棒、气隙、包壳和冷却剂的温度场分布,分析了子通道内冷却剂周向传热分布的不均匀性,以及包壳表面流体的湍动能及速度对换热的影响。燃料子通道内超临界水在拟临界点附近也出现了与圆管类似的换热系数峰值,但变化更加陡峭。