球床水冷反应堆由于其小型化、长寿命和安全性高等优点被很多研究者所关注。其堆芯是典型的含内热源随机填充球床结构，基于安全的考虑，堆芯内的换热规律，过冷沸腾起始点的变化规律等诸多问题则成为关注的重点。迄今为止，公开发表的相关研究报告十分有限，因此，研究含内热源球床通道内的对流换热特性以及沸腾起始点的变化规律具有重要的意义。本文主要对含内热源球床通道内的单相流动与换热规律，过冷沸腾起始点和沸腾滞后现象等内容进行了研究，并建立了三维随机填充球床模型，通过数值计算的方法对球床通道内部的各种参数进行了分析。本文的主要研究工作和结果如下：1.对含内热源球床通道内的单相对流换热特性进行了分析。结果表明：质量流速、入口过冷度和球径是主要影响因素。随着质量流速的增加，入口水温的降低和球径的减小，对流换热系数明显增加。综合考虑这些参数对换热的影响，使用多元线性回归方法拟合出了适用于含内热源球床通道的无量纲换热关系式，该关系式计算值与实验值的相对偏差在±20%范围以内。2建立了三维随机填充球床模型，通过数值计算得到了球床内部的平均换热系数以及温度、压力和速度等参数的分布规律。换热系数的计算值与实验值符合良好，验证了模型的可靠性，计算结果还表明，如果相邻两球的球心连线与竖直方向夹角在0o-45o之间，则夹缝区域流体的流速很小，此时该区域为高温区；当相邻两球球心连线与竖直方向夹角在45o-90o之间时，流体进入夹缝区域后流速增大，使得换热增强，表现为该区域流体温度较低。3.对含内热源球床通道内过冷沸腾起始点的主要影响因素进行了研究。结果表明，工质过冷度、质量流速和球径是过冷沸腾起始点的重要影响因素，过冷沸腾起始点所需的热流密度随着工质过冷度的减小而降低；随着质量流速和球径的增加而增大。综合考虑以上三种参数的影响，拟合出了球床通道内过冷沸腾起始点的判定关系式，该关系式的预测值与实验值相对偏差在±25%范围以内。在对沸腾起始点进行研究的基础上，通过可视化观察，并结合球床通道自身的结构特点，认为通道内产生的汽泡可分为四类：普通表面上的汽泡、两球角缝区的汽泡、多个密实堆积球之间的汽泡和疏松排列区大孔隙内的汽泡。分别对每类汽泡的受力进行分析，得出到了各自的生长及脱离规律。4.对含内热源球床通道内的各种滞后现象进行了研究，分别以滞后温差和滞后面积来表征成核滞后和温度偏离滞后的程度，分析了各种滞后现象产生的原因和变化规律。结果表明：靠近球床出口和径向中心位置成核滞后现象较明显；流速和表面粗糙度增加，温度偏离滞后的程度明显增加；由于球床通道中存在很多高温的角缝区域，可以提供稳定的汽化核心，对滞后现象具有很大的抑制作用。