螺旋管式蒸汽发生器（HCOTSG,HelicalCoilOnce-throughSteamGenerator）被广泛应用于各类反应堆中。结合铅铋合金（LBE,LeadBismuthEutectic）的优异物理安全特性，在铅铋堆中HCOTSG有望成为热量转换枢纽的最优选项。对于螺旋管内的流动与传热特性的研究开展较早，有较多研究基础。但对于HCOTSG壳侧流体的流动传热以及双侧流体耦合流动传热的研究相对较少，尤其是缺乏针对铅铋外掠螺旋管束流动的研究。因此有必要针对铅铋堆HCOTSG进一步深入探究。本文提出了对铅铋堆HCOTSG双侧耦合流动换热特性数值模拟方法，并将计算结果与实验结果和经验关系式结果对比验证：对于管内水侧蒸发两相流模拟，通过与Bartolomei的直管沸腾实验以及Santini的螺旋管内沸腾实验进行对比，所得换热系数误差在20%以内；对于壳侧液态铅铋模拟，通过与西安交通大学圆管铅铋流动换热实验以及Kalish-Dwyer关系式进行对比，所得Nu误差在15%以内，数值模拟方法的正确性得到验证。对固定几何结构的铅铋堆HCOTSG进行了数值模拟，分析了边界条件对其内部流动换热特性的影响：对于壳侧区域，壳侧铅铋入口流速对沿程温度以及沿程压降均影响较大；对于管侧区域，管壁截面的周向温度分布主要受管内的气相分布影响；管侧沿程压降温度变化均主要受管侧入口流速影响。对于壁面热流密度，管侧入口速度的影响最大，最大跨度达到150kW·m^-2，壳侧入口速度影响较小，跨度约为0.3kW·m^-2。建立了不同几何参数的铅铋堆HCOTSG模型，分析了几何参数对铅铋堆HCOTSG流动换热特性的影响：壳侧结构的影响较小，螺旋管束紧凑的布置方式将带来了更大的壁面热流密度。为综合考虑HCOTSG流动传热性能，本文提出了综合性能评价指标。将壳侧套筒内径设置为130mm，外径设置为402mm，径向节距设置为42.5-47.5mm将使HCOTSG具有较为优异的性能。针对铅铋外掠螺旋管流动区域进行了精细建模，分析了速度温度边界层变化规律。随壳侧入口流速的增加，温度边界层厚度范围为0.0011-0.002m，速度边界层厚度范围为0.0025-0.004m。湍流模型对计算结果的影响较大：SST k-ω模型时所得流动和温度边界层厚度均约为k-e模型的1.5倍。湍流普朗特数模型主要影响温度边界层，采用Cheng-Tak模型的计算结果高比不修正时高约1.5倍。螺旋升角对流动边界层影响较小，模型间流动与温度边界层最大差异分别达到36%和40%。本文提出了铅铋堆HCOTSG三维数值模拟方法，获得了其内部典型热工水力特性并开展了几何结构参数敏感性分析，对壳侧铅铋外掠螺旋管束区域的速度与温度边界层进行了探究，为铅铋堆HCOTSG进一步的设计、分析与优化提供了方法支撑。