AP1000是一种先进的“非能动型压水堆核电技术”，但是目前为止，AP1000非能动安全系统的某些重要安全功能还没有获得验证。因此，对AP1000非能动安全系统进行研究是我们消化、吸收并形成有自主知识产权的核电技术的任务之一。AP1000的非能动安全壳冷却系统为电站提供了最终热阱，是保证安全壳完整性的有力保障，而安全壳是设计基准事故中防止放射性物质进入环境的最后一道屏障，因此对非能动安全壳冷却系统的研究及技术再创新显得尤为重要。非能动安全壳冷却系统的主要原理是钢制安全壳内表面的凝结换热和外表面的蒸发换热以及辐射换热和自然对流换热，通过钢制安全壳的导热进行内外的耦合。本文主要研究钢制安全壳的外侧流场，即蒸发换热以及辐射换热和自然对流过程。在现有的安全壳研究中，简化成矩形通道分析的居多，尤其是辐射换热和自然对流方面的研究，没有建立完整的几何模型。本文建立了1:10的二维辐射换热和自然对流模型及喷淋优化模型，进行了完整流道的计算分析。本文应用GAMBIT建立几何模型和网格化计算域，然后使用先进的流体分析软件——FLUENT进行数值模拟。在辐射换热和自然对流模型中，主要分析了通道宽度、空气进流速度及壁面黑度对通道换热的影响，得到了不同条件下整个流道的压力变化云图、温度变化云图、速度变化云图及钢制安全壳外表面的温度分布曲线，然后根据这些参数提出未来的优化方向。在喷淋优化模型中，从广义非能动理念出发提出一种优化设计，即使用我校自主研发的低功率自力式调节阀来控制喷淋水的流量，阀门的开启通过钢制安全壳的外壁面温度来控制。本文使用FLUENT模拟这一优化设计。由于FLUENT没有成型的蒸发模型，因此使用用户自定义函数(UDF)来实现外壁面水膜的蒸发换热过程。这一优化不仅能防止目前设计中事故前期喷淋流量不够大的缺陷，还能保证水的持续性，提高喷淋水的利用率。