航空飞行器所使用的超燃冲压发动机处于高温、高压的恶劣环境下,因此不得不解决超燃冲压发动机的热管理问题。相比常规燃料,吸热型碳氢燃料具有受热后发生分解反应的特点,有着更好的发展前景。碳氢燃料通过冷却通道吸收燃烧室壁面的热量并裂解成燃烧性能更好的小分子烃类,随后进入燃烧室内释放储存的物理热沉及化学热沉,此种再生冷却方式有效的解决了航空发动机的热管理问题。本文以碳氢燃料正癸烷在超燃冲压发动机再生冷却通道内的流动传热和热裂解过程为研究对象。首先,通过多项式拟合的方式建立了超临界正癸烷的物性模型,对不同入口速度和壁面热流密度条件下超临界正癸烷流动传热过程进行数值模拟,讨论不同边界条件对超临界压力下正癸烷流动传热特性的影响。其次,基于PDD化学裂解机理,使用无显式源化学求解器进行正癸烷吸热裂解模拟。对发生裂解、不发生裂解两种条件下的流动传热情况进行对比分析。发现裂解反应发生后,通道出口处的壁面温度和流体温度分别降低了和100K和85K。流体平均温度也有所下降,定压比热容随之降低。裂解反应产生甲烷、乙烯等小分子团组分,降低了流体密度,进一步导致流体速度增大,强化了对流传热。最后,建立了带有V型肋片的航空发动机再生冷却通道三维流动热耦合模型。通过数值模拟方法,将V型肋片应用于再生冷却通道内,考察对超临界正癸烷的强化传热作用并对V型肋片通道内正癸烷的裂解过程进行了详细探索。对比分析了光滑通道与V型肋片通道的流动传热性能。发现V型肋片结构能够显著地降低通道壁面温度,提高了通道的传热能力。在此基础上,对肋高和肋角度进行了设计优化,通过综合传热因子确定了最佳的V型肋片尺寸。