基于乏燃料水池中的应用背景,本文在预实验尺度下选取R134a为工质,对联箱型分离式重力热管内的流动和传热性能进行了研究。首先在CFD仿真平台,建立了R134a工质的两相蒸发沸腾模型,计算得到了蒸发段并联支管内的气液两相流型、流量分配特征和管内传热系数。结果表明8 mm管径的管内竖直流动沸腾中依次出现了泡状流、弹状流和搅拌流流型;而65 mm管径计算结果中主要以泡状流为主。当蒸发段管道倾斜一定角度布置时,气泡在浮升力的作用下会向上侧管壁积聚,形成传热恶化的“干涸区”。在8 mm管径计算中两相区的传热系数在1600 W/（m2K）上下波动,管内传热系数与管壁附近处含气率、截面平均含气率均具有一定对应关系。其次建立了分离式热管蒸发段并联支管流量分配模型,讨论入口联箱入口质量流速、并联支管数目、水池温度、入口过冷度以及联箱/支管直径比等对流量分配均匀性的影响关系。结果表明在研究范围内并联支管内的流量分配均匀性会随着联箱/支管直径比、入口过冷度、以及入口质量流速的增加而变好;而随之水池温度、并联支管数目的增加流量分配不均性加剧。然后对整个分离式重力热管回路中各元件进行了理论分析,并将各模块进行顺序耦合得到了回路数学模型。通过回路模型,计算得到了管内饱和温度、吸热量、热源温度以及充液率之间的相互关系。在充液率为42.3%、水池温度为60℃而冷凝段温度为20℃的条件下,本文建立的分离式重力热管回路换热量为2241 W。最后建立了蒸发段和冷凝段支管直径均为8 mm的分离式重力热管回路实验,探究了系统的充液率、水池加热功率、冷凝段温度等对分离式热管回路运行特性的影响以及比较了蒸发段和冷凝段各支管的流动和传热差异。对比实验、MATLAB理论模型在相同工况下的传热量发现,二者的最大偏差约为15%。这表明本文建立的分离式重力热管回路模型在一定误差允许范围内是合理的。