液态金属锂铅实验回路是聚变堆液态锂铅包层关键技术研究的必备实验平台。基于发展多年的FDS系列聚变堆及其液态锂铅包层概念设计理论，FDS团队独立自主地研制了DRAGON系列液态金属锂铅实验回路。它们能够提供多种物理场(如温度场、流速场、应力场、磁场等)实验环境，可以开展聚变堆材料与锂铅相容性、锂铅流动和传热特性、磁流体动力学、锂铅专用仪器设备研制等科学研究。详细掌握DRAGON系列锂铅实验回路中锂铅流场热工水力学特征是开展上述科学技术研究的前提，也是回路设计建造与实验运行的首要任务之一。　　 本论文首次全面系统地采用理论计算和数值模拟相结合的方法，分析了DRAGON系列锂铅实验回路的热工水力学特征，为回路开展关键技术研究提供详细的流场参数和分布特征依据，为中国聚变堆液态锂铅包层在理论和实验技术研究方面均处于国际先进水平提供支持。　　 针对三个热对流锂铅实验回路DRAGON-I(4800C)、DRAGON-II(700℃)和DRAGON-III(1000℃)进行三维数值模拟，获得了各回路实验段中放入实验样品和未放入实验样品两种工况下全回路流场和实验段样品周围详细速度分布与温度分布规律，并采用理论计算分析了热对流锂铅实验回路的敏感性规律，获得了回路中流速和压差分别与实验段温度及回路结构的变化关系，为聚变堆包层结构材料在高温液态金属锂铅中的相容性实验研究提供了流场分析数据，并为热对流锂铅实验回路今后在设计、建造与升级方面提供理论依据。　　 另外，针对正在建造中的强迫对流多功能锂铅实验回路DRAGON-IV，采用工程理论和热工水力学知识以及有限元软件，对回路整体结构与关键子系统进行了设计与优化分析。主要包括对回路加热与冷却系统、高温实验段、冷热混合段以及同心管换热器等关键部件的结构设计，给出了详细的设计方案，并对方案的合理性进行了验证，为整个回路后续工艺设计与建造提供参考依据和指导。