管道磁流体动力学(Magnetohydrodynamic,MHD)效应及传热特性和壁面腐蚀行为是双冷锂铅包层(Dual Coolant Lead Lithium,DCLL)通道设计的关键问题。DCLL通道中的强磁场产生的洛伦兹力会引起很高的MHD压降,使用通道插件(Flow Channel Insert,FCI)虽然可以隔离主流区,有效地降低MHD压降和阻力以及减小热损失,增加通道出口温度,降低第一壁(First Wall,FW)的温度,然而,FCI的存在使得间隙流中仍然存在很高的压降和速度射流,且由碳化硅(SiC)制成的FCI会造成复杂通道结构及二次流动等问题。此外,通道壁面的腐蚀问题对通道结构安全的影响也不容忽视。因此,本文利用数值模拟的方式对DCLL通道的MHD效应及传热特性和腐蚀行为进行研究是一种很有必要也是切实可行的方法。本文以DCLL通道中的液态金属流动为研究对象,利用离散相模型(Discrete Phase Model,DPM)模拟通道壁面的腐蚀特性,数值研究了通道磁场强度、入口速度、壁面条件等参数对通道MHD效应及传热特性和腐蚀行为的影响机理。本文开展的研究内容及相关数值结果如下:首先,本文提出将一种非润湿性的纳米材料喷涂在DCLL通道FW内表面来取代通道插件,数值研究了不同参数(包括不同磁场强度、入口速度、壁面条件及有无插件)下DCLL通道内的压降及传热特性。结果表明,在喷涂纳米涂层的DCLL通道中MHD压降有了明显的降低,且无论通道是否有涂层,MHD压降都会随着磁场强度、入口速度的增加而增加。具体表现为:在磁场强度为0.5T,1T及1.5T时有涂层条件下间隙流最大压降较无涂层条件的分别下降了11.7倍,30倍和44.1倍。同时,有纳米涂层DCLL通道的传热损失下降了一倍。分析对比了四种典型通道结构下的流动和传热性能,得到四种结构中以无插件、有涂层通道换热率最低、性能最优的结论。在数值模拟的基础上,推导了无插件、有涂层DCLL通道的换热准则方程,这为包层的结构优化及非润湿材料的实际应用提供了理论依据。其次,使用离散相模型模拟了通道内液态金属对壁面的腐蚀行为,研究了在不同工况条件下(包括不同入口速度、磁场强度、通道温度及通道插件)有、无涂层壁面的通道腐蚀特性差异。结果表明,无论通道所处的外部环境如何变化(除无磁场环境外),通道内壁在喷涂纳米涂层后的腐蚀都有显著的减小,而通道插件的使用只会使通道壁面的腐蚀情况急剧恶化。在无涂层通道中通道腐蚀率随时间先呈“抛物线”形式增加,后呈“线性”形式增加,且入口速度、磁场强度及中子热源的变化对壁面腐蚀的影响都很大。通道入口速度从0.6m/s增加到1m/s会使通道壁面腐蚀加剧2倍,通道磁场强度从0.5T增加到0.8T会使通道壁面腐蚀加剧3.5倍,通道中子热源从3×10~8J增加到8×10~8J会使通道壁面腐蚀加剧1.7倍;在有涂层通道中通道腐蚀率随时间呈“线性”形式增加,且入口速度、磁场强度及中子热源的变化对壁面腐蚀的影响很小。通道入口速度从0.6m/s增加到1m/s使通道壁面腐蚀仅增加了5%,通道磁场强度从0.5T增加到0.8T使通道壁面腐蚀仅增加了28%,通道中子热源从3×10~8J增加到8×10~8J使通道壁面腐蚀仅增加了1%,表明涂层对通道壁面结构有很好的保护作用。