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由于来自核反应堆堆芯不同通道的冷却剂温度存在差异,当它们在上腔室混合时,将产生复杂的温度振荡现象。这种现象可能不仅引起堆内构件的热疲劳与热老化,而且影响堆芯出口温度的测量精度,影响核电站的控制与保护动作,干扰其正常运行。因此,详细研究堆芯上腔室冷却剂三维温度振荡现象具有重要意义。本课题采用实验测量和数值模拟相结合的方法,对核反应堆堆芯上腔室冷却剂三维温度振荡开展研究,分析不同几何结构、进口温度、进口速度、进口冷热流速比及流体物性等因素对三维温度振荡的影响特性,包括：第一,针对堆芯上腔室复杂的几何结构,建立同轴喷射流入口四周溢流出口的绝对轴对称试验段,并搭建以水为流动介质的热工水力实验平台。在温度的实验测量中,自主设计可自由移动的热电偶桥架,便于流场温度的三维测量；在速度场的测量中,采用无干扰流场的粒子图像测速方法,获得二维完整的速度矢量场；第二,基于流体瞬态温度及速度的实验测量,分析试验段径向、周向及轴向流体的三维温度振荡空间分布特性,突破国际上原有的二维实验研究结果,从三维尺度更准确把握流体温度振荡的特性；针对试验段不同进口温度、进口速度、进口冷热流速比等因素,对流体三维温度振荡的敏感性进行分析；第三,基于FLUENT软件,对国际普遍采用的平行三喷口模型产生的温度振荡进行数值模拟,并与日本实验数据进行比较,相互验证结果的正确性；选取目前应用较为广泛的湍流模型,雷诺平均法(RANS法)(标准k-ε模型和雷诺应力模型RSM)和大涡模拟(LES)方法,对同轴喷射流引起的温度振荡进行数值模拟,通过三维尺度温度场及速度场的比较,全面验证LES方法是模拟温度振荡现象的有效湍流模型；对同轴喷口模型及平行三喷口模型中产生的温度振荡进行数值模拟,分析不同几何结构对三维温度振荡的影响效应,结果显示同轴喷口模型内流体温度振荡现象是三维的,而平行三喷口模型内流体温度振荡现象则是二维的；最后,基于同轴喷口模型,以中国实验快堆堆芯出口冷却剂参数作为数值模拟边界条件,分析不同进口温差及流量工况下液态金属钠温度振荡的振幅及频率的分布特性,为工程设计提供一定的理论指导。本研究的实验方法和数值模拟方法具有一定工程应用价值。