沿竖直表面自由流动的降液膜因其具有高换热系数、高热流密度、动力消耗小等优点而在先进压水堆AP1000非能动安全壳冷却系统(PCCS)中得到应用,而降液膜的流动行为、换热能力及其在加热情况下的破断特性是研究PCCS系统冷却能力的基础。本文搭建降液膜流动特性实验台架和传热能力实验台架,对在无加热条件下降液膜流动特性统计规律、流动横向扩展和纵向发展规律以及在加热时降液膜传热特性和破断特性进行了实验研究。分析采集得到的实验数据,研究了不同流动条件下降液膜的覆盖率、液膜厚度(最大值、最小值和平均值)、波动幅度、波速的变化和降液膜流动发展和扩展情况,得到了降液膜平均膜厚随雷诺数变化的经验关系式和波动、波速变化规律;认为降液膜流动形态基本为在Re极小时呈层流,随Re增加降液膜开始出现波动,流动形式体现为微小的波覆盖在层流底层上;在Re增加的过程中波动数量也开始增多,但在200以内时Re的增加仅增大了这些波的波动幅度而波动形态未发生改变;之后其流态发生变化,在Re达到400后携带大团流体的孤立波开始出现,随Re继续增加孤立波数量增大,而孤立波的波速和波动幅度变化不大。发现降液膜横向扩展时存在临界膜厚,液膜在达到临界膜厚后,随流量增加只会使覆盖率增大而厚度几乎不变,并认为降膜在纵向流动2.6m后可能已基本充分发展。分析降液膜传热实验结果,得到了降液膜传热热流密度和传热系数变化,发现水膜无量纲传热系数随Re增大而增大。而液膜局部传热系数随着流动长度的增大而基本保持稳定,而波动加剧将使下部局部传热系数较大;在加热条件下降液膜波速有所增加,认为波动和热毛细力是导致破断的产生的重要原因,并得到发生永久破断时临界热流密度和Re的关系。