流固耦合现象在核电站中广泛存在,尤其是在压水堆核电站的蒸汽发生器中,该现象引起的应力腐蚀、微振磨损等问题,严重影响传热管的使用寿命。因此,蒸汽发生器流固耦合的研究在提高蒸汽发生器的完整性和安全性等方面具有重要意义。本文以大亚湾核电站蒸汽发生器为原型,基于相似模化原理,建立了耦合一、二次侧及传热管的三维单元管物理模型;采用两流体模型和热相变模型,利用CFX软件,进行了蒸汽发生器热工水力特性的数值研究,得到了一次侧、二次侧及传热管各区域关键参数的局部分布规律。另外,基于ANSYS-WORKBENCH平台,将流体计算结果传递给结构计算,实现了蒸汽发生器单向流固耦合,得到了传热管热应力和热变形的局部分布规律;通过对比支撑板与传热管之间有、无缝隙两种结构蒸汽发生器的流体与结构的计算结果,揭示了缝隙对蒸汽发生器热工水力特性及传热管应力、应变的影响规律。计算结果表明:二次侧传热系数的模拟结果与Rohsenow经验关联式的计算结果基本吻合;二次侧截面平均流速和传热系数在支撑板处急剧变化,缝隙处的质量含汽率高于流水孔处,流体平均流速小于流水孔处;传热管内壁热应力略高于外壁,二者沿轴向高度的变化趋势基本一致;在支撑板位置传热管热应力沿圆周方向呈周期性波动,传热管内、外壁热应力的变化趋势恰好相反,内壁热应力的变化幅度小于外壁;无缝隙结构支撑板处传热管的热应力大于有缝隙结构,其热应力沿圆周方向的变化幅度约是有缝隙结构的两倍;通过对传热管热变形的计算,获得了传热管在各个方向的位移大小,计算结果可用于对传热管变形趋势的预测,为蒸汽发生器的设计和安装提供参考依据。