螺旋管直流蒸汽发生器（HOTSG）因其紧凑式的结构设计、较好的传热性能和热膨胀自由等安全特性在铅铋快堆中得以广泛应用。作为铅铋快堆一、二回路换热的关键设备,HOTSG的稳定可靠影响着反应堆系统的经济性与安全性,而蒸汽发生器的结构设计与优化、稳态和瞬态条件下关键参数分布、安全特性分析均需要热工水力特性作为输入条件,因此建立准确的热工水力分析模型是开展蒸汽发生器设计与分析的基础。本研究以铅铋快堆螺旋管直流蒸汽发生器为研究对象,基于两流体架构开展铅铋快堆HOTSG热工水力模型研究,建立了耦合一、二次侧相壁和相间流动传热模型体系,采用一维程序计算和三维数值分析相结合的方法,获得关键热工水力参数的分布特性,通过BREST-OD-300和MRX实验数据对比,验证了本文模型体系的正确性,根据三维数值计算结果揭示了径向交混等三维效应对传热的影响规律。本文的主要工作包括:（1）基于铅铋快堆螺旋管直流蒸汽发生器的结构特点,简化得到了一、二次侧一维物理模型,重点构建了两流体架构下三相冷却剂的流动与传热体系,划分了螺旋管内两相沸腾相变流型,根据网格敏感性分析确定一维控制体的尺寸,通过模型敏感性分析评价并确认了耦合一、二次侧的相壁和相间摩擦传热模型,采用有限体积法对流场进行离散并利用SIMPLEC算法求解控制方程。（2）采用已建立的模型体系开展稳态及瞬态的计算,与BREST-OD-300和MRX蒸汽发生器实验数据进行对比验证,结果表明:一次侧出口温度与实验值最大相对误差为5.94%,二次侧出口温度误差仅为0.69%,计算的热工水力参数与实验值吻合良好,验证了两侧模型的准确性。然后开展了模型应用计算与分析,获得了铅铋快堆HOTSG热工水力参数沿管长的分布特性,出口参数与设计值吻合较好。通过不确定性分析,一次侧温度变化对蒸汽发生器运行影响较大,最终造成出口蒸汽温度有40.96℃不确定带。本模型计算的热工水力参数符合沸腾传热机理,具有较好的准确性和计算精度。（3）在模型建立与验证的基础上,开展了基于多孔介质模型的HOTSG三维数值模拟研究,将一维计算结果与三维数值结果进行对比,一维程序和三维数值计算的蒸汽温度与设计值的相对误差分别为0.55%和0.81%,铅铋出口温度相对误差分别为1.20%和0.33%,二者误差均较小,表明本文模型可准确反映一次侧径向交混等三维效应对传热的影响,另外还获得了蒸汽发生器整体流场、温度场等三维特性,明确了铅铋入口腔室径向流速对整体流场的影响。基于上述研究工作,本文建立了基于两流体架构的铅铋快堆HOTSG流动传热模型,通过实验数据和三维数值模拟综合验证了模型的正确性,为HOTSG的结构设计、流动传热分析及安全特性评价奠定基础,对保障蒸汽发生器安全有效运行具有重要意义。