为保证安全壳在LOCA、MSLB等极限事故工况下的完整性，新一代核反应堆广泛采用了非能动安全壳冷却系统。对于基于双层混凝土安全壳的非能动安全壳冷却系统，位于安全壳内的冷凝器是其最关键的设备之一，其传热能力决定着非能动安全壳冷却系统的性能。在蒸汽冷凝过程中，安全壳内大量不凝性气体的存在会导致传热严重恶化，所以必须对含不凝性气体的蒸汽冷凝传热问题开展相关的研究工作。本文对竖直光管管外含空气蒸汽冷凝的传热特性进行了实验研究和数值模拟研究，实验研究分析了混合气体压力、壁面过冷度、空气含量对蒸汽在竖直管管外冷凝传热性能的影响规律，给出了含空气蒸汽的冷凝传热过程中的经验关联式。试验结果表明，仅考虑单一因素对冷凝的影响时，管外冷凝传热系数随混合气体压力的升高而增大；随空气质量分数的升高，管外冷凝传热系数成指数的规律递减；管外冷凝传热系数与壁面过冷度的0.6次方成反比关系。本文得到的管外冷凝传热系数经验关联式与实验值的最大偏差在±10%以内，与现有的经验关联式相比，该关联式具有更广的适用范围。利用计算流体力学（CFD）软件通过UDF编程在控制方程中加载源项的方法实现了对含空气蒸汽冷凝的数值模拟研究。通过将3个压力工况下的9组数值计算结果与试验值对比，得到冷凝传热系数的最大相对误差为28.59%，平均温度的最大误差为3.75℃，平均压力及空气质量分数的相对误差都在1%以内，说明本文的模拟方法具有一定的精度。数值模拟结果表明，在本文实验条件下，潜热换热是冷凝传热的主导因素；潜热换热系数及显热换热系数都随着空气含量的升高而减小；局部潜热换热系数沿传热管高度方向从下至上呈递减趋势，而局部显热换热系数则呈现相反变化。在此基础上，应用本文模拟方法对TOSQON试验进行模拟，模拟结果和实验结果的相对误差在10%以内，证明本文模拟方法及冷凝传热系数经验关联式在其他实验条件下也有很好的适用性。