随着高梯度磁铁技术和高精对准技术的提高,世界上很多个国家和地区的加速器专家通过利用多弯铁消色散的磁聚焦结构,开始设计、建造相比于第三代同步辐射光源具有更低发射度、更高同步辐射光亮度和更高横向相干性的第四代同步辐射光源装置,即衍射极限环。在第四代同步辐射光源中,束流集体效应是一个十分重要的研究课题,本论文基于上海同步辐射光源的升级方案,系统地研究了第四代中能同步辐射光源中的束流集体效应,并针对不同类型的集体效应给出了合理的抑制方案。第四代同步辐射光源的束流发射度相比于第三代同步辐射光源降低了两个数量级左右,导致束团内部电子密度大大增加;所以束团内部散射效应和托歇克散射效应对第四代同步辐射光源的束流品质的影响十分严重,很可能会造成发射度、能散度增加以及束流寿命降低,同步辐射光的性能下降等问题。本论文基于上海光源升级到能量为3.0 GeV、周长为432 m、发射度为53.2pm-rad的lattice进行了束流集体效应的相关研究。首先根据Bjorken–Mtingwa模型研究了束团内部散射效应对SSRF-U储存环中束流平衡态发射度、能散、束团长度的影响。然后本论文从增大耦合系数、利用三次谐波腔拉伸束团长度、选择合适的高频频率匹配填充模式增大束团占空比三个方面研究了如何降低束团内部粒子密度,抑制束团内部散射效应方案。最后通过不同的参数比较与优化,选择了较优了一组物理参数,在横向发射度耦合系数为10%,三次谐波腔5倍拉伸束团长度,高频频率为500 MHz,全环填充360 bunches的情况下,平衡态发射度可以达到63.5 pm-rad,可以很好地满足软X射线的设计目标。本论文完成SSRF-U束流寿命相关研究,其中重点研究了托歇克寿命,跟踪了托歇克散射率沿全环的分布情况,编写了跟踪动力学孔径和动量接受度的相关程序,研究了增大耦合系数和三次谐波腔拉伸束团长度对托歇克寿命的影响,完成了气体寿命和总寿命的相关计算。本论文提出了采用多功能水平场阻尼扭摆器优化中能衍射极限储存环的设计方案,水平场阻尼扭摆器可以起到同时降低束流自然发射度、生成圆束斑和降低束团内部散射效应（IBS）效应的作用;此外高场强的水平场阻尼扭摆器可固定间隙向用户提供高亮度的硬X射线。通过水平场阻尼扭摆器的不同参数效果比较,最终确定了一组较优的水平场阻尼扭摆参数。该方案还可以较好地抑制了束团内部散射效应,中能衍射极限大环SSRF-N在考虑IBS效应后,两个方向的束流发射度仍可以达到了硬X射线（10 pm-rad）水平。最后本论文利用解析法计算了SSRF-U储存环双层阻抗壁的阻抗,对于真空盒材料,给出了较优的选择方案。利用ABCI和CST计算了数量较多的阻抗元件,如光子吸收器、法兰、波纹管、真空泵等。根据阻抗计算结果,完成了单束团和多束团不稳定性阈值定量评估。对纵向微波不稳定性和阻抗壁阻抗导致的横向耦合不稳定性,文中给出了合理的抑制方案。