核能是一种安全、可大规模利用的清洁能源,发展核能对于维护国家主权、保护生态环境和促进科技进步等方面具有十分重要的作用。得益于铅铋合金（Lead-Bismuth Eutectic,LBE）传热性能好、沸点高和化学活性低等优点,铅冷快堆（Lead-cooled Fast Reactor,LFR）被遴选为第四代反应堆系统之一和加速器驱动嬗变研究装置（China initiative Accelerator-Driven System,Ci ADS）的堆型。燃料组件内部流动特性对反应堆系统的安全性和经济性有十分重要的影响。液态金属冷却快堆常使用螺旋绕丝作为燃料棒束的定位部件,因此,有必要对带绕丝燃料棒束通道流动特性展开研究。然而,使用LBE直接开展流动特性实验存在成本高、难度大且危险性高等问题。因此,本论文基于相似理论,结合实验测量和数值仿真的方法研究了带绕丝燃料棒束通道的流动特性。本论文设计和搭建了一个可视化水力学实验平台（Visual Hydraulic Experimenta L Platform,VHELP）,使用有机玻璃为材料研制了一个19棒束带绕丝燃料组件模型,并开展了如下工作:（1）使用差压传感器测量了雷诺数为3750–16250,边通道内的18组轴向差压和12组横向差压,使用去离子水为流动工质。研究结果表明压力分布出现不均匀性,存在明显的高压区和低压区。沿流动方向,轴向压力波动下降,波动周期为1个螺距（H）。轴向高度每增加1/6H,横向压力分布沿绕丝螺旋方向变化60°,变化周期为1H。Rehme和Cheng and Todreas Detailed（CTD）模型在预测摩擦系数随雷诺数的变化关系时与实验数据的误差最小。过渡流与湍流的临界雷诺数约为11700,与CTD预测值的偏差为8.33%。（2）使用粒子图像测速法（Particle Image Velocimetry,PIV）测量了XZ平面和YZ平面带绕丝燃料棒束通道的速度分布,使用碘化钠溶液为折射率匹配（Refractive Index Matching,RIM）液。研究发现速度分布的轴向和横向变化周期均为1H。随雷诺数增大,速度分布的形状不变,数值成正比增大;均方根横向速度随雷诺数增大成正比增大;归一化横向速度不变,最大值约为40%,峰值出现在3/4H靠后一些的位置。横向速度随Z轴坐标增大呈余弦变化,在绕丝附近横流增强,速度方向发生偏转。（3）使用Fluent软件对燃料棒束通道流动特性进行了数值仿真计算,并将数值仿真结果与实验数据进行了对照。研究发现雷诺平均（Reynolds Averaged Navier Stokes,RANS）湍流模型可以较准确地模拟带绕丝燃料棒束通道的流动特性,SST k-?模型的计算结果与实验数据的偏差最小。（4）研发了一种可视化燃料棒加工和清洗工艺,总结了各种RIM液方案及其优缺点。同时,配制了一种72.2 vol%四氢化萘-27.8vol%无水乙醇的新型RIM液,并搭建了一个流动工质物性测量和净化实验平台,用于探究RIM液的配制原则和雷诺数随浓度和温度的变化关系。研究发现Newton方程在预测混合溶液的折射率时与实验测量数据偏差最小。雷诺数对温度敏感,因此需要在实验装置中设置热交换设备来控制流动工质的温度,并做好回路密封。本研究进一步丰富了带绕丝燃料棒束通道流动特性的数据库,可为Ci ADS燃料组件设计和运行提供数据支撑。同时,本论文中的相关经验有助于今后可视化水力学实验技术的发展。