球床反应堆内部的共轭传热过程是一个涉及复杂几何通道内湍流流动及对流传热、含体热源的非定常热传导、固体表面及气体内部热辐射以及上述过程相互耦合的复杂的多尺度传热过程。对这个复杂过程的了解是球床反应堆的热力设计和安全性评估的基础。本课题建立了快速、精确的共轭传热数学模型，并应用该模型对典型球床的非稳态共轭传热特性进行了多尺度研究；另一方面，通过固定床化学链燃烧的化学反应模拟了球床核反应放热，对球床的共轭传热进行了实验研究；基于以上两方面研究结果，建立了简化的基于有效参数方法的球床传热模型。研究表明，在整床尺度，由于反应堆壁面附近空隙率分布于核心部位的巨大差异，球床的径向存在较大的温度不均匀性；在单球尺度上，由于球间流道内局部流动和对流传热的复杂性，燃料球表面存在较明显的温度不均匀性。基于数值模拟和化学反应模拟实验结果，发现考虑球床空隙率分布是修正有效参数模型的关键之一。