主动再生冷却技术是一种用于超燃冲压发动机的热防护技术。其中碳氢燃料在超临界状态下,流经冲压发动机外壁面内的微小通道,对发动机进行冷却,同时完成碳氢燃料的预热,燃烧效率得到提升。超临界状态下碳氢燃料的热物性随着温度发生剧烈的改变,研究微小通道内超临界碳氢燃料的对流换热特性与机理,对于主动再生冷却技术的应用与发展具有重要意义。本文通过数值模拟方法,以超临界碳氢燃料航空煤油（RP-3）在不同流道截面冷却通道内的对流传热过程为对象,建立了对流传热模型,在进行了模型准确性验证的基础上,开展微小通道内超临界碳氢燃料对流传热特性研究。针对超临界RP-3在圆形、矩形、三角形、梯形截面冷却通道内的对流传热过程进行数值模拟分析,研究不同流道截面冷却通道内温度场、速度场及传热特性。研究发现:圆形冷却通道内传热恶化的发生是由于近壁区零速度梯度区所致,速度场中“M”型速度等值线可作为判断传热恶化出现的特征。矩形冷却通道内传热恶化产生的原因与圆形冷却通道相同,矩形冷却通道在低热流密度下未发生传热恶化。正向布置与倒向布置两种方式下,三角形冷却通道内均发生传热恶化,倒向布置的三角形通道内底边位于加热壁面侧,使得冷却通道内壁面传热恶化在距离入口更远处出现。梯形正向布置与倒向布置两种方式下,梯形冷却通道内均发生传热恶化,正向布置的梯形上底布置在加热壁面侧时,冷却通道上壁温峰值比倒向布置工况下降低了50K,流体平均Nu数提高了13.2%。对比各流道截面形状对壁温变化、流体状态及对流传热能力的影响,发现圆形冷却通道流体出口平均温度最高,无量纲速度最大,在z=120-260mm范围内的上壁面平均温度显著高于其它几种冷却通道;流体对流传热能力从大到小的冷却通道依次为圆形、矩形、梯形、三角形冷却通道。为进一步强化圆形冷却通道的对流换热,设计了一种圆形内螺纹冷却通道。针对超临界RP-3在圆形内螺纹冷却通道内的对流传热特性进行研究,分析圆形冷却通道内增加内螺纹后,对壁温分布、流体状态及对流传热能力的影响。研究发现:内螺纹使冷却通道的壁温分布发生较大变化,对流换热过程呈现明显的三个阶段变化:正常传热段,传热强化段,第二次正常传热段。增加内螺纹后,流体出口处平均流速、出口处平均温度较圆形冷却通道降低,流体二次流的强度增大;壁面峰值温度平均降低240K左右,并且壁温沿流程分布更加平稳。增加内螺纹有效的抑制了圆形冷却通道内传热恶化的发生。针对影响内螺纹冷却通道内超临界RP-3对流传热特性的四个因素热流密度、进口温度、质量通量、固体材料导热系数进行进一步的研究分析,发现:增大热流密度和进口温度可以增强内螺纹冷却通道的对流换热能力,但壁温峰值将提前出现,壁温峰值更高;增大质量通量可以增强内螺纹冷却通道的对流传热能力,壁温峰值随质量通量的增大而降低;固体材料导热系数对流传热过程影响很小,但固体材料导热系数可以使固体区域内的热流密度分布得到改善,加热上壁面温度降低。