一種反應堆U型管式蒸汽發生器全三維耦合模型建立方法，適用于能源領域中所有涉及到的采用管殼式熱交換器進行能量轉換的系統。該耦合方法主要包括如下部分：1.蒸汽發生器幾何模型簡化；2.一二次側幾何模型建立；3.一二次側三維計算節點劃分；4.管側(一次側)能量源項空間離散；5.殼側(二次側)能量源項空間離散；6.相同坐標節點處一二次側能量源項耦合；7.一二次側之間與各側內部節點上數據傳遞，迭代出收斂解。幾何模型簡化主要用于簡化大量傳熱管數量對模型建立及數值計算帶來的工作量；一二次側計算節點劃分采用完全相同劃分策略；各側能量源項通過離散流動傳熱方程獲得；兩側能量源項數據交換在同一坐標下對應的一二次側計算節點之間進行。

1.一種反應堆U型管式蒸汽發生器全三維耦合模型建立方法：包括管束區域的幾何模型簡化、一次側及二次側計算域的計算節點劃分、一次側能量源項處理、二次側能量源項處理、一次側和二次側相同坐標位置通過管壁耦合處能量數據交換處理以及一次側和二次側各節點與周圍節點之間能量數據的交換以及能量源項的相互迭代過程；模型建立步驟如下：步驟1：根據反應堆U型管式蒸汽發生器的幾何特點，針對其換熱區域傳熱管束特點對蒸汽發生器進行幾何簡化及幾何模型建立：針對反應堆U型管式換熱區域傳熱管束的特點對蒸汽發生器管束區進行幾何簡化，首先對管束區域采用多孔介質方法對管束區域進行幾何均勻打混處理，以最外側管束和最內側管束輪廓為邊界建立完整均勻介質的幾何模型，該幾何模型內不考慮傳熱管幾何結構特點；幾何簡化過程中還需要根據各位置U型管的不同長度將管束區劃分為若干區域，主要目的是考慮不同位置阻力模型的差異對后續采用耦合換熱方法對蒸汽發生器進行數值計算結果帶來的誤差；根據以上幾何簡化結果，對蒸汽發生器中管束區域進行分區建立均勻介質模型，以包絡每個管束子區域的最外邊界為歸一化的冷卻劑流域邊界，對每個管束子區域分別建立多孔介質幾何模型，在模型建立過程中不考慮管束的具體幾何結構，最終獲得將傳熱管區域劃分為數個均勻介質的拉伸幾何體結構；步驟2：對簡化后的幾何模型進行計算節點劃分：為保證反應堆U型管式蒸汽發生器一次側及二次側冷卻劑的三維流動與兩側之間的三維耦合傳熱功能中一二次側能量源項數據傳遞的需求，對一次側及二次側計算域的重合部分即管束換熱區采用完全相同的計算節點劃分策略；計算節點的劃分采用結構化的節點劃分方法，該方法能夠通過控制節點劃分過程來保證一次側與二次側計算域的節點劃分結果的一致性；在節點劃分過程中首先保證一次側與二次側的幾何結構完全一致，然后基于結構化節點劃分策略對一次側及二次側耦合區域分別進行計算節點劃分，在節點劃分過程中采用的劃分流程、相同位置處的節點數、相同位置處的節點分布保持完全一致；步驟3：一次側及二次側能量源項的獲取：蒸汽發生器的一次側流體為高溫高壓單相流動，二次側流體為過冷液體至飽和沸騰的兩相流動過程，一次側和二次側之間能量通過U型管壁的導熱過程進行傳遞；一次側管內為失去能量獲得負能量源項，二次側管外流體得到能量獲得正能量源項；在三維能量耦合過程中首先需要獲取一次側的負能量源項以及二次側的正能量源項；三維能量耦合中所需要的一次側和二次側的能量源項分別通過對一次側和二次側的N-S方程即納維斯托克斯方程在一次側和二次側的計算節點上進行區域離散，并采用數值傳熱學計算方法對一次側和二次側的流體流動與傳熱方程分別進行求解獲得每個計算節點上的能量源項；由于能量耦合過程還未進行，在同一坐標位置處的一二次側能量源項公式中會出現該側的未知參數，因此該步驟僅求得每個計算節點上的能量源項代數表達式，一二次側節點上的熱工水力參數將通過步驟4及步驟5中提到的一次側和二次側能量源項相互迭代過程以及同側每個計算節點與周圍節點之間的能量相互迭代過程求解得到；步驟4：一次側及二次側三維坐標重合區域數據交換方法：為了實現蒸汽發生器一次側與二次側之間的三維能量耦合功能，需要保證在相同坐標位置處的計算節點上進行兩側能量源項數據一一交換；為了實現一次側與二次側之間的能量源項雙向傳遞，需要對該耦合換熱區域的一次側及二次側三維坐標重合區域連接節點進行標記，主要保證一次側及二次側計算節點之間的空間坐標相互對應關系；為了保證同一坐標位置處一次側能量傳遞到該位置處的二次側，將同一坐標位置處的一次側與二次側的計算節點上的能量源項數據相互連接起來；步驟5：一次側計算節點與周圍節點之間的數據交換以及二次側計算節點與周圍節點之間的數據交換；步驟3中獲得了換熱區域每個位置處的一二次側能量源項，但該處的能量源項與它周圍的能量源項處于不平衡狀態，需要與各自周圍節點進行數據交換，最終一二次側各自達到一個熱力學參數平衡狀態即一二次側的熱物性參數均不隨時間再改變；此處仍采用步驟3中所述的分別求解一次側和二次側計算節點上的N-S離散方程分別實現一次側和二次側的能量平衡；通過步驟1-3的幾何模型建立以及計算節點劃分過程，步驟4和步驟5的一次側和二次側能量源項數據相互迭代過程，最終反應堆U型管式蒸汽發生器全三維耦合模型被建立并通過數次一二次側內部及一次側和二次側之間的能量源項迭代，最終能夠獲得穩定的一次側及二次側全三維的熱工參數分布結果。