压水堆核电厂通过冷却剂流经燃料组件进行热量交换将核裂变产生的能量带出堆芯,冷却剂与燃料组件的热工水力和结构形变特性直接关系到反应堆的安全和核电厂的效率,研究两者的特性及其相互影响作用具有重要意义。本文建立了 5X5含定位格架燃料棒束和冷却剂流动的几何模型并划分高质量混合网格,通过模型模拟与实验结果的适应性验证,首先研究了冷却剂在正常运行工况和单流道阻塞工况下的流动特性,进而采用数值计算中的单向和双向多场耦合分析方法对冷却剂与含格架燃料棒束进行多场耦合模拟,分析研究冷却剂与燃料组件间的相互作用和影响,为堆芯的安全分析和燃料组件的优化设计提供参考。研究结果表明,在正常运行工况下定位格架中的搅混翼片、条带弹簧和刚性突起等结构通过扰动冷却剂使棒束通道间形成横向流动,并在定位格架下游形成沿对角线流动的绕流,显著增强了冷却剂与燃料棒间的对流换热。在单流道阻塞工况下冷却剂被阻塞子通道局部流速降低致使对流换热效率下降、燃料棒温度升高,热工裕量减小,但最高温度仍低于饱和温度约34.3K。根据单向热流固耦合分析的结果,定位格架的存在使冷却剂流动不均匀分布,棒束受迫产生的形变也呈现出不均匀的特性,冷却剂横向流动与燃料棒热应力使棒束发生形变,最大形变量级为数百微米。通过对比单向热流固耦合与双向多场耦合条件的模拟结果,冷却剂的平均温度、峰值温度和二次流速度及燃料棒束的形变量均小于单向分析中的结果,多场耦合分析更贴近于堆内冷却剂和燃料棒束的实际情况,可以避免对流动和增强换热过于乐观的估计,在两种条件下棒束均能保持原本结构的稳定。研究结果为开展更贴近真实情况的仿真和多物理场耦合模拟提供了实现方法和相关数据,具有一定的参考意义。