钠冷快堆作为第四代先进核电堆型之一,具有增殖裂变核燃料和嬗变长寿命核废物的优点,这能够解决核电发展中前端核燃料供给和后端乏燃料处理的问题。但钠冷快堆数值模拟有两个难点:一个是其燃料组件是形状复杂的绕丝棒束,子通道狭窄且整个棒束通道没有对称性;另一个是目前使用的冷却剂液态钠的湍流普朗特数不再是一个常数,而是随流动参数变化的函数,因此需要对其进行准确的建模。本文针对印度原型快堆（PFBR）建立7棒绕丝棒束组件,通过对复杂几何简化、湍流模型、壁面处理方式与液态金属湍流普朗特数的分析,开发出能够精确模拟绕丝棒束通道内流动与传热的优化数值模型。优化前的模型对比优化模型高估了Nu数,平均偏差为9%,而优化模型的结果与实验关联式预测值基本吻合。随后采用优化数值模型分析有无绕丝、绕丝螺距和绕丝直径等绕丝参数对绕丝棒束内冷却剂流动与传热的影响。研究发现光棒束三种子通道内轴向速度基本没有波动,相比之下绕丝对子通道内轴向速度分布影响显著:绕丝旋转引发冷却剂轴向速度在内通道呈周期性波动,且周期长度为绕丝螺距的1/4;在边通道呈正弦分布;在角通道出现一次极大值后维持在较低水平。其次,绕丝强化了横流,并引起涡流与局部回流的产生,加剧冷却剂在子通道内循环流动以及子通道间交流。此外,还发现各燃料棒平均温度与最大温度分布都与绕丝旋转方向强相关。绕丝螺距减小将提高绕丝棒束通道的摩擦因子,螺距小于200 mm时这一特征更加明显。螺距减小会使轴向速度在内通道与边通道的波动周期变短,振幅增大。其次,不同子通道内横流强度随螺距增大都呈递减趋势,当螺距大于200 mm时,不同子通道内横流强度都趋于同一较低水平。在同一横截面处,横流强度随螺距减小而增大,基本呈现螺距每减小一倍,横流强度就增大一倍的规律。减小绕丝螺距还有助于减小横流不均匀度,使冷却剂充分搅混。此外,随螺距减小各燃料棒表面平均温度均减小,阻止了局部热点的产生。分析摩擦因子f与Nu数发现,当螺距小于200 mm时,提高绕丝棒束通道的换热性能需要更高比例的压力损失,而且螺距越小规律越明显。绕丝直径越小,轴向速度波动的周期性越弱。而较大的绕丝直径强化横流的搅混,降低各燃料棒表面温度,减少热点的产生,同时会使横流更加均匀,降低出口冷却剂温度且使其分布更加均匀。分析f与Nu数发现,较大的绕丝直径可以提高绕丝棒束通道的换热性能,但也产生更高的压力损失。