利用机载碳氢燃料作为冷却剂的各类主动冷却技术方案是实现航空燃气涡轮发动机和超燃冲压发动机有效热防护的最佳途径。冷却过程中燃料在超临界压力下流经细尺度通道(dh＜3mm)进行换热，拟临界温度(Tpc)附近流体热物性剧烈的非线性变化将显著影响其流动传热规律。充分认识超临界压力碳氢燃料的流动传热特性与机理、实现主动冷却过程中传热系数的准确预测对于主动冷却技术的成功应用具有重要意义。本文采用实验研究与数值计算相结合的方法，以细通道内超临界压力碳氢燃料的流动传热过程为研究对象，开展了相关研究。
　　通过搭建超临界压力碳氢燃料流动传热实验系统针对超临界压力RP-3航空煤油在竖直圆管(din=1-2mm)内的对流传热特性开展了实验研究，分别探究了高、低质量流率下热流密度、压力及流动方向对传热特性的影响规律。研究发现:高质量流率下，浮升力和热加速作用对传热的影响均可忽略，传热规律主要受热物性变化影响;当主流温度接近Tpc时发生传热强化，强化程度随热流密度增加或压力升高而减弱。低质量流率下，热加速作用可忽略，传热规律受浮升力作用和热物性变化共同影响;竖直向上流中入口段出现传热恶化，恶化程度随热流密度增加而加剧，随压力升高先加剧后减轻。低运行压力下，内壁温在超过Tpc后发生了第二次传热恶化。针对高、低质量流率两种情况，分别建立了考虑热物性变化和浮升力影响的竖直圆管内超临界压力RP-3对流传热关联式。
　　自主开发了基于OpenFOAM的超临界压力流动传热数值计算程序，针对超临界压力RP-3航空煤油和正癸烷在竖直圆管(din=1-2mm)内的对流传热机理开展了数值研究。考察了多种湍流模型在入口效应、强变物性及浮升力作用工况中的准确程度，发现不同近壁处理和湍流热流封闭方式对传热的预测存在较大差异，其中MK-HNT k-ε-kt-εt模型计算结果与实验数据符合最佳。根据该模型计算得到的热-流场信息对不同传热现象的形成机理进行了阐述:高qw/G条件下，入口段传热恶化可归因于近壁区导热底层厚度的增加。在拟临界温度附近（Tb＜Tpc＜Tw），当流体比热峰值由壁面移动至过渡层内（5＜y+＜30）时，湍流热流急剧增大导致了传热强化。过渡层内径向密度梯度所引起的浮升力作用导致湍流边界层层流化，削弱湍流热流的生成并引发了传热恶化;传热恶化段下游换热能力的恢复可归因于过渡层内流体比热的增大以及湍流边界层进一步变形后湍流切应力的增加。
　　针对超临界压力RP-3航空煤油在水平矩形通道(dh=2mm)内的流动传热特性开展了实验研究，测定了不同压力下跨临界温度范围内的绝热摩擦系数，探究了不同运行条件下自然对流和热物性变化对层流-过渡区传热的影响规律。研究发现:矩形通道内的转捩Reynolds数区间为1700-3200，层流区绝热摩擦系数略高于Shah-London关联式及Troniewski-Ulbrich关联式的计算值，Kandlikar关联式能够较好地预测表面粗糙度对于湍流区绝热摩擦系数的影响。浮升力引起的二次流导致通道周向壁温存在显著差异。在层流区，浮升力作用加强了流体混合并增强传热;在过渡区，浮升力和热物性变化共同影响传热，针对层流和过渡区分别建立了考虑浮升力影响和热物性变化的矩形通道内超临界压力RP-3对流传热关联式。
　　自主开发了超临界压力碳氢燃料-固壁共轭传热数值计算程序，针对单侧受热矩形通道内超临界压力RP-3航空煤油的流动换热规律与机理开展了数值研究。研究发现:单侧受热矩形通道内超临界压力RP-3航空煤油二次流与传热间存在复杂的相互影响机制。流体受热后通道截面内形成的密度梯度导致二次流形态沿流动方向发生了较大变化。二次流的发展亦反作用于传热:在受热壁面中心处，二次流驱使高温流体朝向远离壁面的方向运动，热边界层厚度显著增加，湍流热扩散系数减小，发生传热恶化;在上壁面附近，二次流携带主流区低温流体朝向通道拐角移动，其冲刷位置处热边界层厚度减小，湍流热扩散系数增大，局部传热增强。在冷却用燃料总量一定的限制条件下，随着通道高宽比的增加，经侧壁面传递的热量占比增加，经上壁面传递的热量占比减小;通道内的二次流强度减弱，热分层现象更加严重。随着固壁导热系数的增加，经各壁面传递的热量占比差异减小，壁面热流、温度分布及燃料热沉利用更加均匀;进入加热段后二次流的空间分布仍较为对称且强度减弱。