准确可靠地预测棒束内超临界水流动传热行为对超临界水冷堆堆芯热工水力研究具有重要意义。为了评价湍流模型在棒束内超临界水流动传热计算中的性能，本文以开源CFD软件包OpenFOAM为数值分析工具，基于上海交通大学超临界水棒束试验数据,评价了k-ω SST模型和realizable k-ε模型在预测布置有简单定位格架的四棒束内超临界水流动传热现象时的性能。同时,还将OpenFOAM模拟所得的加热棒内壁温轴向分布同实验结果以及SSG模型的CFX计算结果进行了比较，发现三种湍流模型均过低地估算了超临界压力下水在棒束流道内的换热能力，由于k-ω模型在壁面附近较k-ε模型有优势，而realizable k-ε模型和SSG模型均为ε类模型，所以在远离定位格架的区域k-ω SST模型预测结果同实验值最为接近。但由于realizable k-ε模型和k-ωSST模型均采用了湍流粘度修正，过度地抑制了定位格架附近的湍流动能产生项，因而得到定位格架附近与实验不符的温度变化趋势。综合评价本文所考察的湍流模型，k-ω SST模型的模拟结果较优，然而为了更精确地模拟超临界压力下棒束内的流动传热现象，湍流模型仍然有待改善。在此研究基础上，本文采用k-ω SST模型对评价了欧盟超临界水堆内燃料测试实验（SCWR-FQT）加热段的传热及水力学特性。该实验段为具有绕丝定位结构的四棒束，超临界水在棒束内沿上升方向流动。基于计算结果，本文分析了燃料棒外壁温和壁面剪切应力分布，以及绕丝结构对超临界压力下棒束内流体温度场和流场的影响，从而为超临界水冷堆堆芯燃料组件的优化设计提供了参考。数值模拟结果显示：绕丝对棒束内超临界水的流动起导向作用，流线沿绕丝旋转方向延伸，截面流体速度、湍流动能、压力以及温度分布均随绕丝绕程呈现周期性变化；在燃料棒加热段热流密度较高区域，流体温度亦接近拟临界温度，较容易发生传热恶化，而且绕丝与燃料棒接触面附近容易发生流动滞止现象，引发传热弱化，因此在设计上应对这些现象及其产生的影响加以考虑，保障反应堆的安全。为了进一步研究棒束排布对传热的影响，本文还分析了不同节径比对传热特性的影响；采用k-ω SST模型，分别对P/D为1.18和P/D为1.3的四棒束内超临界水流动传热现象进行了数值模拟，分析了节径比对流体温度、速度、湍流动能分布以及对加热棒内壁温分布的影响。结果表明，在P/D为1.18的棒束内，定位格架对其下游超临界水流动传热的影响更为显著，且沿流动方向流体温度、速度和湍流动能均高于P/D为1.3的棒束；另外，由于P/D为1.18的棒束子通道内加热周长和流通面积之比较大，子通道截面上流体温度、速度和湍流动能的分布更为不均匀。