以超临界二氧化碳（S-CO2）为工质的动力转换系统具有热力循环效率高、系统紧凑、灵活性强的特点,因此近年来S-CO2动力系统成为研究热点。但是由于S-CO2在拟临界区的热物性会发生剧烈变化,使其基础研究面临诸多挑战,如在拟临界区的传热机理不明确、自然循环影响因素考虑不全面、缺少高精度传热关联式和高精度摩擦因子关联式等。由此可见,进一步探究S-CO2在拟临界区的自然循环特性、换热特性、压降特性对S-CO2在核能发电、余热回收、低温制冷等领域的广泛应用具有重要作用。本文首先介绍了 S-CO2自然循环实验台架的搭建过程,给出了具体的实验步骤和方案。随后,在不同压力和温度下开展了 S-CO2相关实验,并对实验数据进行了不确定度评定。最后,通过对实验数据的处理和实验现象的分析,探寻S-CO2的流动、换热和压降规律。主要研究内容和结果如下:在S-CO2的自然循环方面,分析了在流动阻力和驱动力作用下,循环流量随加热功率的变化曲线。探究了入口温度、系统压力、冷热段温差以及冷热源高度差对稳态循环流量的敏感性。针对实验中观测的流动不稳定性进行讨论,并根据实验数据得到了不同压力下的稳定功率阈值。在S-CO2的对流换热方面,建立了水平加热管的对流换热数据库,分析了浮升力效应、热加速效应和物性变化对换热的影响。利用实验数据评价了搜集到的传热关联式并提出了一个精度更好的新传热关联式。在S-CO2的阻力特性方面,分析了在常物性和变物性条件下各分压降随热流密度的变化规律,并根据实验数据评价了文献中常见的七个摩擦因子关联式,发现准确性不足以满足工程实践的需要。为此,在全面考虑了密度、粘度、普朗特数耦合作用的基础上,提出了一个准确性更高的新摩擦因子关联式。