热管冷却反应堆是一种新型核反应堆系统，设计用于非常规应用领域，特别是深空探测、行星表面发电厂和分散电力市场。碱金属工作流体和多孔芯的热管被认为是小型和特殊用途核反应堆的理想冷却方法。本文建立了一个CFD模型来模拟高温热管的传热特性，该模型由热管壁、芯和蒸汽空间三部分组成。采用包括用户定义函数（UDF）的商业软件来获得热管内的温度和流场。通过实验数据对方法进行了验证，证明计算模型能够模拟钾热管的热工水力特性。在此基础上，将热管CFD模型和方法应用于最初设计的20kWt小型热管冷却反应堆，该反应堆由堆芯、热管、静态转换系统和排热系统组成。对1/6反应堆进行了三维模拟，分析了稳态运行状态和热管失效事故条件下的热行为，这对反应堆堆芯的安全构成了威胁。在稳定运行条件下，热管表现出良好的等温性，温度分布满足材料极限，验证了设计方案的合理性。当部分热管发生故障时，会导致活性区出现局部高温区域，要求排热系统具有足够的安全裕度，以将裂变热从反应堆带走。这项工作为热管冷却反应堆的设计提供了参考，也为碱金属工质热管的CFD模拟提供了一种方法。