超燃冲压发动机为高超声速飞行器的高马赫数飞行给予可能,其飞行中的温度过高是需要解决的几个关键问题之一。主动再生冷却技术通过冷却剂在通道内的流动换热以及裂解吸热对燃烧室进行“再生”冷却。碳氢燃料再生冷却时常常位于超临界压力下,物性和输运参数变化剧烈,加之复杂的化学变化,其流动传热性质非常复杂。因此,利用数值手段对冷却通道中的流动换热进行预测就十分重要。本文以超临界压力水平管内的正癸烷为研究对象,首先建立起计算水平管内流动传热的数值模型,并验证其准确性。然后利用该模型,计算超临界压力水平管内考虑浮升力作用和裂解吸热反应的正癸烷流动传热现象。内容包括:(1)研究实际工况和尺寸的冷却通道中(矩形截面)的流动传热(进行数值模拟研究),主要探究浮升力对正癸烷流动传热的影响及原理。经过研究,二次流动(由浮升力引起)会显著地影响不同位置冷却通道内的流动传热性能;浮升力提升了燃烧室不同位置冷却通道的换热效果,其中受热方向和重力作用方向相同的冷却通道换热性能提升最多;修正的Jackson&Hall经验公式在不考虑浮升力工况下具有较高的精度,但该经验公式不能表征出浮升力对冷却通道壁面对流换热的影响。(2)探究超临界压力下水平圆管内考虑裂解吸热的正癸烷流动换热过程。结果显示,圆管内的浮升力不仅导致圆管上下壁面的温度和热流分配出现明显的差异,由此造成的温度差异也会改变圆管内裂解位置,浮升力一定程度抑制了裂解反应的发生;增大圆管的固体导热系数使得壁面温度分布更加均匀,同时会抑制裂解反应的发生;改变入口速度能够显著地改变流场分布以及传热特性,增大流体入口速度可以抑制圆管内正癸烷裂解反应的发生。