航空煤油不仅是是超燃冲压发动机的燃料，而且也可作为其重要部件的主动冷却剂，其冷却性能十分重要，特别当高马赫数飞行时（如Ma>5），冷却需求量大大增加，燃料再生冷却能力也直接决定了高超声速飞行器的飞行能力。为此，对煤油流动传热特性开展研究对高超飞行器主动冷却系统的设计意义重大。本文是以高热流条件下航空煤油（大庆RP-3）为研究对象，对其在单管内流动的气液相变两相流过程和高超飞行器主动冷却面板中的流动传热进行了数值模拟研究。首先，本文对所用煤油的热物理特性进行了研究，采用三组份替代模型并使用NISTSupertrapp软件对大庆RP-3航空煤油的热物性进行了较精确的估算；对煤油相变过程在合理假设的基础上，建立相变控制公式；通过对典型的高参数小管径内煤油的传热试验结果进行比较，验证了本文数值模拟计算方法的可靠性。其次，对高热流条件下RP-3煤油在管内流动的气液相变两相流过程进行了数值模拟，分析比较了不同进口速度、进口温度和压力等因素对煤油冷却性能的影响。结果表明：不同热流密度条件下，壁面热流条件对靠近管壁的煤油的影响最大；相同热流密度条件下，随着煤油管内进口温度的增高，管内壁面温度呈降低趋势，管内壁面平均温度降低，管内壁面平均换热系数升高，有利于换热；在低热流密度下，煤油进口温度对压力损失的影响不大，但随着热流密度的增大，煤油进口温度越高，压力损失会越大；在相同热流密度条件下，煤油进口压力越高，管内壁面温度越高，换热越差；煤油进口压力越高管内压力损失越小；随着煤油进口速度的增大，管内壁面温度会随之降低，换热越好。最后，对RP-3航空煤油不同流量、不同冷却通道尺寸的冷却面板冷却效果进行了分析和评价；并设计了带有分、汇流室的冷却面板，研究了不同的煤油流动方式对冷却效果的影响。研究发现：进口煤油流量越大越有利于换热，但是煤油流量增大所带来的冷却效果的贡献逐渐减低；同时，煤油进口流量越大，冷却通道内的总压损失也就越大。随着冷却通道高度与宽度的增加，冷却面板的冷却性能越差，其冷却效果会随冷却通道高度与宽度的增大会逐渐减弱；随着冷却通道高度与宽度的增大，通道内的总压损失急剧减小。煤油的不同流进流出方式对冷却面板热壁面的温度分布影响较大，所以合理布置流道对于温度均匀分布具有显著作用。