实现更高速度的飞行是现今世界各国航空航天领域研究人员追求的目标,高超声速飞行器（马赫数Ma大于5）的研制成为国防科技军事能力的象征。21世纪以来,超燃冲压发动机的研究与开发在实现高超声速飞行的各种因素中占据重要地位。主动再生冷却方式是利用超燃冲压发动机内部所使用的燃料对发动机表面进行冷却,是现今最有效实现热防护的方法之一。由于再生冷却系统工作环境特殊,碳氢燃料通常处在超临界状态下,而此状态下碳氢燃料的流动情况非常复杂,特别是在临界温度附近碳氢燃料物性剧烈变化,对其进行实验研究难度较大。通过数值计算对碳氢燃料在通道内都流动换热过程进行模拟,能够获得详细的流场参数,完成实验难以完成的工况。首先,本文以此为研究背景,以碳氢燃料正癸烷为流动工质,使用商业软件Fluent基于SST k-?湍流模型。工质物性参数采用piecewise-linear方法导入软件,建立超临界状态下正癸烷在单侧加热壁面的矩形冷却通道内流动换热数值计算的物理模型,并进行网格无关性验证及数值计算准确性验证。其次,对定初参数条件下正癸烷在冷却通道内的流动换热进行模拟,讨论不同时刻温度场、密度场、速度场和湍动能四个流场参数分布情况。结果表明,在通道径向截面上,速度呈倒“U”形分布,湍流动能呈“U”形分布。正癸烷温度、密度分布不均匀,出现热分层现象,随着停留时间增加,热分层现象愈加明显。在通道轴向截面上,湍流动能随停留时间的增加而增加。最后,建立底面加热、侧面加热和顶部加热三种不同位置加热的单侧加热壁面矩形冷却通道模型,在对工质正癸烷物理场参数特性分析的基础上,考察了热流密度、压力、入口质量流量和入口温度四个参数及不同加热位置对通道内流动和换热特性的影响。结果表明,在本数值计算工况范围内,对比其他参数,压力对物性参数变化影响不明显,适当增加热流密度、入口质量流量或降低入口温度,有利于冷却通道内对流换热性能的提高。当入口质量流量在4g/s以下时,重力对正癸烷流动换热影响明显。当热量沿径向传递方向与重力方向相同时,重力促进热交换;当热量沿径向扩散方向与重力方向相反时,重力抑制热交换。