核能作为一种清洁的能源已被国际社会广泛接受,但目前反应堆运行产生的核废料的处理是一个亟待解决的关键问题,加速器驱动的次临界系统(ADS)具有能谱广、安全性高的特点,是目前国际公认嬗变长寿命核废料的最可行手段之一。ADS包含加速器、散裂靶以及次临界反应堆等关键部分,相关研究工作是一项多学科高度交叉的复杂系统工程,急需解决很多关键性技术问题,如中子物理学、热工水力学等科学技术研究。散裂靶作为加速器和次临界反应堆的耦合系统,主要功能是在产生驱动次临界反应堆中子源的同时,将束流高沉积热量带出靶区,其工作在高辐射环境中,靶内温度比较高,所以需要对靶件的热工流体特性进行详细研究以保证靶系统工作的安全性。本文以水为工质对有窗散裂靶件进行了流场的数值模拟及可视化实验研究。实验采用粒子图像测速法对靶件可视化部分的进行速度场测量,同时利用计算流体力学软件FLUENT对靶件流场进行数值模拟,通过5种湍流模型(标准k-ε模型、RNG k-ε模型、Real k-ε模型、SST k-ω模型、RSM模型)在不同流速下的模拟结果与实验结果对比分析结果表明,采用RNG k-ε模型并结合相应的壁面函数能够准确的模拟有窗靶内的流动。随后,在考虑流场的基础上,引入热源,同时使用液态铅铋(LBE)作为流动工质,对有窗靶的传热进行了数值计算,并通过定义靶区的射流长宽比H/D作为有窗靶优化的参数,以表面Nu数作为传热能力的量度,对液态金属散裂靶的中心流道的尺寸进行了初步的优化处理,使得靶窗的传热得到进一步的优化。