螺旋管蒸汽发生器已广泛应用于高温气冷堆装置。在螺旋管中流动的流体，由于受到离心力的作用，导致其流型、传热与流动特性及稳定性都有自身的特点，与直管存在明显的区别。从层流向湍流过渡的临界雷诺数高于直管数倍，截面上流体传热系数、干度等热工水力参数分布也存在明显的非轴对称性。 本文针对清华大学核研院建造的10MW高温气冷堆(HTR-10)中采用的小螺旋管式蒸汽发生器，首次提出了包括径向动量守恒方程的二维数学模型，发展了考虑离心力影响的二维热工流体力学计算程序，完成了HTR-10螺旋管直流蒸汽发生器双管工程模拟实验分析及数据处理。应用所发展的二维程序，计算了截面径向压力差，分析了其对流型及流动特性的影响，针对HTR-10螺旋管式蒸汽发生器，其从层流向湍流过渡的临界雷诺数在10000左右；计算并验证了管道截面上流体放热系数、干度等热工水力参数分布的不均匀性，离心力的作用引起水平方向的汽水分离，管道外侧换热系数高于管道内侧换热系数，而管道外侧干度较低。分析了功率、系统压力、入口过冷度和入口节流度对流动稳定性的影响，提高系统稳定性可采取以下措施：提高质量流速；提高系统压力；增加入口节流度；入口过冷度对系统稳定性的影响不是单值的，对一个系统压力存在一个欠热度的限值，低于这个限值时，降低过冷度有利于系统稳定，高于这个限值时，增加过冷度有利于系统稳定，在本实验参数范围内，随着过冷度增大，脉动振幅减小。以上分析结果表明，二维模型的计算结果与实验结果基本符合，所建立的二维模型是可靠的。 由于在方程组中考虑了离心力的影响，不需要通过实验进行弯曲修正，因此所发展的二维模型计算程序可推广应用到不同管径比的螺旋管蒸汽发生器。 本文的工作有助于认清螺旋流动的机理与本质，为螺旋管的研究开发与高温气冷动力装置的设计应用提供了有益的论证和依据。