混合与热分层问题在很多领域内都是需要高度重视的问题，如核电站系统，建筑物加热通风和空调系统，化学过程，废物储存，大气中污染物排放以及江河湖海等自然水体中等。福岛核事故发生后，由于这次事故造成了多台机组堆芯温度过高而熔毁，安全壳内氢爆，核安全再次被提到了一个至关重要的位置。而堆芯热量的导出，安全壳内的温度、压力的保持再次成为研究热点。安全性有革命性提升的AP1000系列反应堆的研究、发展更是提到了重中之重的位置。　　AP1000核电厂非能动安全壳冷却系统(PCS)性能的试验验证，是安全壳计算程序验证的重要步骤。　　本文为试验研究AP1000等具有非能动安全壳的反应堆在LOCA/MSLB事故工况下，破口强迫射流造成的安全壳内的混合与热分层现象，验证非能动安全壳冷却系统(PCS)的性能，分析了混合与热分层模型的机理，推导出实验需要得到的关键无量纲准则数和测量物理量。设计并指导建设了可进行空气喷射的泄压试验、常压定压试验的试验台架。通过分析调研，给出了部分设备、传感器的设计、选型、布置、调试报告。编写了测量系统的软件程序，实现了数据采集功能。针对试验腔体内流速较小的情况设计了新型的测量微小气体流速的双流体差压计-皮托管风速仪。进行了高温、常压空气射流驱动下的稳态试验，通过对测得的稳态温度场的定性分析以及与数值模拟对比，验证了一维模型的合理性、可靠性，并验证了试验条件满足Peterson的热分层准则。规划并制定了未来的实验方案，为推导混合对流传热经验公式，构建新型计算模型打下了基础。