航空煤油作为冷却介质可以对机载设备和发动机进行高效冷却,以确保飞行器的飞行安全。航空煤油在冷却通道内吸收热量后温度升高,溶解氧与其他痕量物质通过链式自由基反应发生氧化结焦,生成沉积在壁面上的焦体。氧化结焦与燃油的流动换热相耦合,严重影响飞行器的飞行安全。因此,亟需对复杂的氧化结焦过程进行研究以认识其结焦动态特性,并分析氧化结焦影响因素作用机制,以研究航空发动机冷却通道内航空煤油氧化结焦沉积对换热的影响。针对上述问题,本文展开了如下研究。通过原位动态观测实验系统捕捉了航空煤油在623K-723K范围内氧化结焦的动态过程,发现航空煤油的氧化结焦过程主要是溶解氧与燃油中的痕量物质生成空间不溶物而产生。粗糙的金属表面为空间不溶物提供了大量的催化活性位点和流体驻留区域,促进了焦体在金属表面的初始附着沉积。焦体发生沉积后主要以堆积形式发展,而非平铺形式。此外,较长的结焦时间促使焦体消耗金属壁面上的金属。焦体中的大分子物质发生脱氢脱氧反应,使得焦体疏松脱落,导致焦体高度下降。航空煤油冷却通道内从常温升高至750K时,焦体依次经历从小颗粒到大颗粒最终变成表面有凹坑的块状焦体的五个主要过程。根据动态过程中捕捉到的空间不溶物和结焦动态特性,依据航空煤油物性替代模型和实验数据,进一步验证准详细机理模型的可靠性。链式自由基反应中,氢过氧化物的分解反应对于焦体的沉积至关重要,较大的分解速率促使焦体沉积量增多,沉积区域扩大。根据得到的航空煤油氧化结焦准详细机理模型,进一步分析冷却通道内航空煤油氧化结焦主导因素的作用机制。冷却通道内,结焦前驱体首先从近壁面位置生成并被消耗。流体温度在氧化结焦过程中占据绝对主导地位,较高的温度将导致结焦速率显著增加。复杂的物理因素对氧化结焦的影响则可以归结为对化学反应、反应物供给和空间物质扩散三个过程的影响。因而氧化结焦过程可分为化学反应主导、反应物供给主导和物质扩散主导的三种类型。温度较低情况下则为化学反应主导的过程。当冷却通道中出现结焦速率峰值或前驱体消耗比例超过（1-1/e）时,即为反应物供给主导的过程;反之则为物质扩散主导的过程。反应物供给主导下,结焦量随着流量的增大而线性增加,结焦速率与进口雷诺数之间呈现良好的函数关系。依据上述结论进一步通过实验研究贴近实际冷却通道的蛇形管道内航空煤油氧化结焦对燃油换热的影响。在蛇形管内,航空煤油换热系数提高了3.5%-56.7%,氧化结焦量减少了4.8%-24.8%,而且管道弯曲部位数量越多,其强化换热能力越强,结焦量也越少。管道弯曲部位引发的强烈二次流可以有效强化换热,削弱管道入口处进口效应和超临界温度范围内物性剧烈变化引起的传热恶化。燃油物性的变化和离心力的作用是对换热和氧化结焦沉积产生影响的根本原因。氧化结焦后产生的空间焦体颗粒主要通过影响燃油的物性而进一步影响换热,较大的颗粒浓度具有强化换热的效果。壁面焦体对燃油换热的影响更大,较大的流量和较高的压力均可导致换热性能大幅下降。尽管高压下结焦总量有轻微下降趋势,但是高压下焦体表面更加光滑致密,更不利于换热。综合考虑燃油的换热性能和氧化结焦对换热的影响,较低的超临界压力更有利于实现长时间高效热防护。