CO2作为一种无毒、不可燃的自然工质,因其具有稳定的化学性质和优良热物性被广泛应用于各类新型发电系统和低品位余热回收中,不仅能够显著减小热力系统的体积,还能够有效提高循环热效率。超临界CO2的热物性在拟临界点(Tpc)附近随着温度变化十分剧烈,产生复杂的边界层结构,引发传热强化与恶化。传热恶化通常伴随着壁面温度的突升和传热系数的骤降,使得换热过程的不可逆损失增加,系统的循环热效率降低,且会加速管道的腐蚀,严重时发生爆管现象对系统的安全造成极大危害。自激振荡脉动流强化传热技术作为一种无源强化传热技术,腔体结构简单、体积小、无需附加能量来产生扰动。因此,本文引入Helmholtz自振腔开展抑制超临界CO2在竖直管内向上流动换热时发生的传热恶化的实验和数值模拟研究,为有效抑制超临界CO2管内传热恶化提供有价值的基础数据和物理模型。首先,开展自激振荡脉动流抑制超临界CO2传热恶化的实验研究,实验的压力为8 MPa,质量流率为350～450 kg/（m~2·s）,热流密度为30～72 k W/m~2,入口温度为288.15 K。在相同工况下,与超临界CO2在光管内的传热比较,获得自激振荡脉动流在不同工况下抑制传热恶化的特性。实验结果表明自激振荡脉动流能够显著降低壁面温度的峰值,改善超临界CO2的传热性能,在光管内的传热恶化区域强化作用最突出,远离恶化区域强化传热比逐渐减小。且在拟临界点前的似液体区,传热性能参数沿着流动方向发生微小振幅的振荡。在质量流率为450kg/（m~2·s）,热流密度为56 k W/m~2时局部和平均传热系数可分别增加至光管的5.79倍和3.41倍。其次,为了揭示自激振荡脉动流抑制超临界CO2传热恶化的作用机理和规律,采用SST k-ω湍流模型模拟稳定流与脉动流作用下超临界CO2在竖直管内向上流动的传热特性,分析了热流密度、脉动幅值以及脉动周期对整体传热性能的影响。结果表明在高热流密度下脉动流抑制超临界CO2传热恶化的效果更佳。当入口脉动流参数平均质量流率为800 kg/（m~2·s）、脉动周期为0.008 s、脉动幅值为52kg/（m~2·s）,热流密度为200 k W/m~2时,可使传热恶化点的峰值降低100 K。在脉动流作用下,流体截面“M”型速度分布出现得更晚且更加平缓,峰值点离近壁面区域更远,粘性底层的（y+＜5）低密度层的平均密度更高,厚度较薄,热阻较小,进而使得对数律层（30＜y+＜0.2r）以及核心区（0.2r＜y+＜r）流体湍流动能的产生与扩散量增加,进而改善了传热特性。脉动流参数（周期和幅值）对超临界CO2传热性能的影响并非单调递增,综合计算结果发现,在本文模拟的平均质量流率为800 kg/（m~2·s）的工况中,周期为0.016 s、幅值为100 kg/（m~2·s）的脉动流对超临界CO2传热恶化的抑制作用最强。最后,为了进一步揭示Helmholtz自振腔出口处脉动流的形成机理,修正RNG k-ε模型的湍流粘度μt,开展超临界CO2在Helmholtz自振腔内的流动特性的数值模拟研究。发现脉动流形成的原因主要是由于腔体内局部压力降至饱和压力时发生相变致使空化现象发生,形成空化云,并随着时间的变化过程导致脉动流能量的聚集与释放,进而将Helmholtz自振腔入口处的稳定流转换为出口处的脉动流。且重要运行和结构参数对脉动流特性产生显著影响,随着入口压力的升高,脉动流的脉动加剧,主频向着高频方向移动。在本文研究的范围内,当无量纲的腔体直径（Dc/d1）和腔体长度（Lc/d1）分别为11.5和4.0时,出口速度脉动的幅值可高达2.093 m/s和1.1 m/s。