当前,能源消耗日益加剧,环境污染问题严重制约了人类社会的长远发展,探究和开发高效节能的换热技术对社会经济发展具有重要意义。液体薄膜流具有高传热系数、高热流密度、小流量、小温差、低消耗、结构简单等优点,利用液体薄膜流的优良特性可以优化工业生产中高热流密度条件下的强化换热特性。要高效利用液体薄膜流强化传热传质的优点,关键在于弄清液膜的内部流动特性和传热传质机理,保持液膜流动稳定,使之均匀覆盖于热源表面;如果液膜铺展产生破断,热源表面出现干斑,热量就不能被消耗,进而导致热源热量分布不均。因此,需要对降膜的流动过程和传热特性进行深入的研究。本文以核电站非能动安全系统中的钢制安全壳为研究对象,搭建了竖壁降膜流动与传热实验台,对竖直壁面外的液膜流动与传热过程展开实验研究,测得了不同实验条件下壁面外的液膜厚度及温度分布,得到了不同实验条件对液膜铺展与蒸发的影响规律。液膜随时间的变化不断波动,降膜表面呈现出各种大小不同的孤立波现象;随着Re的增加,液膜波动增强且平均液膜厚度增加;在降膜喷淋液的冷却下,壁面温度迅速下降,随后达到稳定不变的状态;由于位置的差异,距离喷淋液入口越近的位置,壁温变化越慢;在相同位置处,液膜温度明显低于壁面温度,随着液膜铺展的进行,两者之间的温差变小。此外,本文对竖直壁面外的液膜流动与传热特性进行了数值模拟,基于VOF多相流模型,考虑气液表面蒸发传热过程。从降膜铺展过程来看,喷淋液在重力和表面张力等的综合作用下沿壁面自由铺展,并逐渐铺展成上宽下窄的倒梯形;随着Re数的增加,液膜整体的厚度和速度分布都增加,波动性越明显;逆向气流对液膜铺展有影响,液膜表面受到逆向气流的阻碍作用,铺展受阻;随着Re的增加,液膜温度降低;随着壁面温度的上升,液膜温度上升;逆向气流强化了液膜与壁面之间的换热,液膜温度上升;壁面倾斜角的增加能够强化液膜与壁面之间的换热性能,随着壁面倾斜角的增加,影响降膜铺展的重力分力逐渐增加,液膜温度上升。