能源短缺和环境污染是目前全球发展所面临的两大基本问题。二氧化碳（CO₂）作为制冷剂具有无毒、不易燃、化学性质稳定、来源丰富和环境友好等优点。超临界CO₂因其特殊的物性变化特点表现出良好的流动换热特点,所以在制冷空调、太阳能发电等领域具有广泛的应用前景。不同于常物性流体,超临界CO₂在拟临界温度附近物性变化剧烈,尤其是比热,在拟临界区域存在峰值,使得换热规律异常复杂。因此,深入认识和研究超临界CO₂的流动换热特性对开发设计超临界高效换热器具有指导意义。首先通过数值方法研究了超临界CO₂在不同倾角通道内的流动换热特征,探索了不同倾角通道截面内温度速度云图、壁面切应力和局部换热系数的分布规律,研究了不同倾角通道截面顶底径向温度、速度和湍动能的分布曲线,研究了通道倾角、热流密度、重力水平、操作压力对局部换热系数分布的影响,同时还研究了热流密度、浮升力和操作压力对平均换热系数的影响,结果表明:水平和倾斜通道内温度和速度云图存在扭曲现象。水平和倾斜通道内壁面切应力和局部换热系数存在不均匀分布现象。局部换热系数分布的不均匀性与热流密度的大小正比,与重力水平正比。随着热流密度的减小,平均换热系数的曲线逐渐变窄,随着压力的增大,平均换热系数的峰值逐渐减小。其次研究了超临界CO₂在螺旋管内的流动换热特征,探索了质量流速、操作压力、重力水平、流动方向、浮升力和流动热加速效应对平均换热系数的影响,研究了不同加热方式下螺旋管截面内外侧径向速度和湍动能的分布曲线,研究了不同加热方式下螺旋管壁面温度和平均换热系数的分布规律,研究了不同加热方式下流体区域和固体区域温度和速度云图的分布规律,结果表明:除热流密度外,其它参数对平均换热系数有较大的影响。均匀加热工况下螺旋管壁面温度比非均匀加热工况的值大的多,但是非均匀加热工况对应的平均换热系数较大,两种方式下截面内侧的温度均大于外侧值。螺旋管通道内始终存在浮升力的效果,准则数Gr/Re^2.7和Bo^*均能够准确的评估流场内浮升力的存在。