基于商用计算流体动力学(CFD)软件Fluent的用户编程功能,本文建立了一套完整的用来模拟低温甲烷在超临界压力下的湍流流动与传热现象的数值计算模块,它的主要特点在于能够准确考虑超临界甲烷的热力学和传输物性变化。在此基础上针对液氧／甲烷火箭发动机主动再生冷却系统中的相关工作条件,通过数值模拟详细研究了超临界状态下入口压力、壁面热流密度、入口速度和入口温度对甲烷的湍流流动和传热过程的影响,揭示了湍流传热Nusselt数的变化情况。计算结果表明当甲烷的压力和温度都处于其临界区域时,壁面物性的剧烈变化会造成传热恶化现象；在超临界压力下,增大压力(在高热流密度情况下更为明显,如7 MW/m2)、提高入口速度、降低入口温度有利于提高对流换热效果；通过对比发现Sieder & Tate和Gnielinski对流传热关系式不能适用于超临界压力下甲烷的对流换热计算,在超临界H20和C02的对流传热关系式的基础上,通过修正Jackson & Hall公式,找到了能够基本适用于超临界甲烷的对流传热关系式。