核电站发生严重事故时,压力容器内部的燃料元件及堆内构件发生熔化,掉落至压力容器下封头并形成熔池结构。熔池中的氧化物层是整个熔池的热量来源,因此其内部的流动传热特性决定着传递给各极角及上部金属层的热流密度大小。通过对氧化物层进行研究,可以减小在堆芯外部冷却计算过程中所采用的关系式的不确定性,这对于进一步提高反应堆功率具有重要的意义。本课题以所要进行的高温熔融氧化物实验为几何原型,采用Fluent软件对氧化物流动传热特性进行数值模拟研究。经过比较,最终所确定的计算模型为重力条件下的能量模型、大涡模拟和熔化-凝固模型,并通过对已进行的硝酸盐实验进行数值模拟,验证了所选计算模型的适用性。在验证了计算模型适用性的前提下,首先将边界条件为定温边界1178K,对氧化钙氧化硼混合氧化物熔池中的两相混合区域及熔融区域进行数值模拟,并分别从流场分布、温度场分布以及热流密度三个方面对所得模拟结果进行分析。研究结果表明,熔融氧化物部区域存在漩涡,并将上部区域温度分层破坏;而半球壁面的热流密度大小在低角度时基本不变,超过30°极角之后热流密度开始迅速增加。另外可以得到熔池上下表面Nu与熔池Ra之间的对应关系。在对氧化物层内部区域流动传热特性分析的基础上,分别从壳层、加热功率、上部冷却条件以及熔池高度四个方面对熔池进行模拟研究。在考虑壳层的模拟计算时,首先通过半球流道模型以及上部冷却流道数值模拟,得到相应的温度边界条件,再以此为基础进行熔池的模拟分析。研究表明,壳层的厚度随着极角增加而逐渐减小,而壳层内部存在的内热源会增加低极角处的热流密度,同时壳层的存在有助于减小熔池向上部传递的热流量。以70kW、90 kW、110 kW以及130 kW的加热功率,对氧化物熔池进行模拟计算,结果表明向半球壁面各极角传递的热流密度与半球壁面平均热流密度之比可用同一经验关系式进行表示,并且可总结出相应的传热经验关系式。在对熔池高度的研究过程中,采用高度分别为0.25m、0.3m以及0.35m的非标准半球熔池进行模拟分析,并将所得模拟结果与标准半球熔池模拟所得到的关系式进行对比分析,结果表明熔池高度低于熔池半径时,向下换热经验关系式是适用的,另外各极角与半球壁面平均热流密度关系式在最大极角一半以上区域是适用的。