控制棒驱动机构(CRDM)是反应堆中调节反应堆功率和紧急停堆的核心设备,对反应堆的运行和安全有重要影响。为保证控制棒驱动机构的正常运行,磁轭线圈温度必须低于设计温度以免绝缘失效。CRDM驱动杆与承压壳体之间的环形夹层内高温冷却剂的自然对流是CRDM轴向传热的主要因素。本文基于CRDM样机,将其简化为一端开口、一端封闭的竖直环形夹层结构,建立实验装置并开展外部通风冷却的耦合传热实验。研究了环形夹层入口水温、环形夹层外部风速等因素对环形夹层内自然对流传热的影响。结果表明:环形夹层内自然对流换热系数不仅和Gr数有关,还与外部强迫对流换热系数相关,基于实验结果提出了使用外部强迫对流换热系数Nug对Gr数进行修正的传热计算关系式。对实验对象开展了CFD数值模拟,分析了竖直环形夹层耦合外部强制风冷传热现象。数值结果表明CFD方法能给出其自然对流现象,但在定量结果上存在很大的偏差。最后对本文的实验对象开展了理论分析,基于实验数据提出了热虹吸模型可用于设计计算。