压水堆棒束燃料组件定位格架采用交混翼片,可促进子通道之间质能交换,强化燃料棒与冷却剂之间换热,同时导致组件压降增大。故定位格架下游子通道内部的二次流强度和湍流强度、子通道之间的横向流动交混和横向湍流交混以及子通道压降是评价格架性能的重要标准。在子通道分析中亟需对格架下游子通道横向流动交混、湍流交混及压降特性的精确描述。但是计算流体动力学分析程序不能准确模拟格架下游的流动和子通道交混,棒束试验也因测量方法的困难而难以获得格架下游高精度高空间分辨率的横向流动和子通道压降。本文针对格架下游流场和压降测量方法的挑战,研究了棒束燃料组件流场精细可视化测量方法,开发了横向及轴向压降测量技术。本文主要内容:（1）在评估众多折射率补偿方案的基础上,开发了基于氟化乙烯丙烯共聚物（Fluorinated Ethylene Propylene,FEP）和水折射率补偿技术,通过小规模带定位格架5x5棒束实验,验证了FEP和水折射率补偿技术应用于粒子成像测速（Particle Image Velocimetry,PIV）全流场测量的可行性;（2）全面系统地分析了折射率补偿技术辅助二维PIV测量误差与不确定性,提出了定位格架组件二维PIV最佳实验方法,量化了各湍流统计量的误差和不确定性;（3）应用该二维PIV最佳试验方法,测量了分流型交混翼定位格架组件的三维流场,获得了高空间分辨率高置信度的流场实验数据,研究了交混翼对二次流、涡量和湍流的影响,分析格架下游子通道交混规律和雷诺数效应;（4）开发了一种新的滑移压差测量装置,测量了分流型交混翼格架上下游轴向压降和格架下游子通道横向压降,获得了高置信度的压降实验数据,建立了棒束摩擦阻力系数模型、格架阻力系数模型和子通道横向阻力系数模型。本文主要结论包括:（1）本文提出的定位格架组件二维PIV测量最佳实验方法,将湍流统计量不确定性降低到主流平均速度1%以下。（2）分流型交混翼对格架下游流动的影响可分为三个区域,即交混翼根部到交混翼尖端的横向流动兴起区,交混翼尖端至格架下游附近的横向流动结构转变区,随后为横向流动缓慢衰减区。（3）在横向流动兴起区,由于交混翼的导向作用,轴向流动转变成横向流动,穿过棒间隙进入相邻子通道,交混翼产生的横向流动与轴向流动之间产生强烈交混,激起了轴向和横向强烈的湍流运动。因此,轴向速度急剧降低,横向速度急剧升高,轴向和横向的湍流脉动、纵向和横向的雷诺剪切应力均急剧增大。（4）在横向流动结构转变区,横向流动穿过棒间隙在相邻子通道内形成强烈的剪切流动,继而在子通道内形成了一对高强度漩涡,这对旋涡之间存在强烈的剪切流动,旋涡能量和强度急剧降低,旋涡范围不断增大,最终融合形成一个覆盖整个子通道的大漩涡,横向流动结构由双涡结构转变为单涡结构。在这一区域,子通道中心的轴向速度迅速降低,棒间隙轴向速度迅速增大,横向速度由于惯性作用继续增大至峰值随后迅速减小;轴向和横向的湍流脉动、纵向和横向的雷诺剪切应力均急剧减小。同时,随着流场结构的转变,横向雷诺剪切应力分布模式,由棒间隙附近和子通道中心的高雷诺剪切应力分布,转变为子通道对角线附近高雷诺剪切应力、子通道中心低雷诺剪切应力分布;横向湍流脉动分布模式,由棒间隙附近高湍流脉动、子通道中心低湍流脉动的分布转变为子通道中心高湍流脉动、棒间隙低湍流脉动的棋盘式分布。（5）在横向流动缓慢衰减区,单涡流动结构逐渐衰减,子通道中心轴向速度逐渐升高,棒间隙轴向速度逐渐减小;横向速度、轴向和横向湍流脉动按照指数规律衰减,纵向和横向雷诺剪切应力均逐渐减小。（6）基于子通道内部和棒间隙区的二次流强度和横向湍流强度分析,提出了格架下游沿程二次流强度模型、横向湍流强度模型、横向流动交混因子和横向湍流交混因子模型。格架下游子通道内二次流强度和湍流强度都呈现指数衰减规律;横向流动交混因子在交混翼尖端附近达到峰值,随后呈现指数衰减规律;横向湍流交混因子在格架下游附近先急剧减小后略有回升,随后按照指数规律衰减。（6）摩擦阻力系数、定位格架阻力系数和子通道横向阻力系数都随着雷诺数的增大而减小,子通道横向阻力系数模型沿程指数衰减。本文提出的基于折射率补偿技术的棒束流场PIV测量方法及误差分析方法,为将来棒束流场测量实验提供指导。所开发的压降测量技术为横向及轴向压降测量提供了可靠的实验手段。所开发的子通道交混模型和阻力模型能够应用于子通道分析。