空间电荷效应是限制中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)流强提高最重要的因素。空间电荷力可以产生频移,驱动共振,从而产生束晕,引起发射度增长,甚至造成束流损失。对高能强流质子加速器,较少的非可控束流损失就会造成严重的辐射问题,使加速器不能安全运行。空间电荷效应研究是强流质子加速器设计研究中的重要课题。论文系统研究了CSNS/RCS中的空间电荷效应的影响及优化。分析了涂抹注入过程空间电荷效应影响束流分布的机制,通过对注入阶段的纵向优化及横向涂抹优化可以有效增大束团因子,优化了束流分布,从而减小了空间电荷效应对束流品质的影响。通过对加速过程中的空间电荷效应的模拟研究,找到了对束流品质影响较大的共振线,为设计参数优化提供了依据。分别模拟研究了升压曲线,名义工作点,空间电荷密度,色品校正六极铁,注入局部凸轨,磁铁误差和Lattice类型等因素对空间电荷效应的影响。中国散裂中子源保留了未来升级到500kW束流功率的能力,更高的束流功率对束流损失提出了更高的要求。论文对500kW束流功率情况下RCS中的空间电荷效应的关键问题进行了模拟研究。　　 快循环工作模式导致的金属真空盒上的涡流发热是RCS中特有的问题,在设计阶段就必须对金属真空盒上涡流引起的热损耗功率及导致的温升给出正确的计算。论文首次推导出了估算RCS中几种常见形状真空盒上的涡流发热功率的理论公式,并利用CSNS二极磁铁样机,对涡流效应进行了实验研究,并将推导出的理论公式应用于估算质子治癌装置中真空盒的涡流发热,及CSNS/RCS中部分元件的涡流发热。