航空发动机燃烧室工作环境恶劣,壁面承受极大的热负荷,导致燃油组分同溶解氧发生反应形成不溶物,引发热氧化结焦沉积。目前航空煤油热氧化结焦的研究主要针对管道内部的非等温流动过程,而缺少局部等温区域结焦的观测。本课题以金属平板为研究对象,从稳态和动态两方面来研究参数变化下航空煤油的热氧化结焦,实现对金属平板表面氧化结焦过程的原位观测,并分析电场对氧化结焦过程的影响,为航空发动机的安全稳定运行提供理论基础。根据研究内容需要,搭建了哈尔滨工业大学金属平板氧化结焦实验系统和动态观测系统,以实现对金属平板表面航空煤油氧化结焦特性的研究,同时在金属平板氧化结焦实验台的基础上添加电场,实现不同电场作用下的航空煤油氧化结焦观测实验。在上述实验台上进行了不同温度、粗糙度和金属基底材料对航空煤油氧化结焦实验,实验结果表明表面粗糙度的增加将加剧表面结焦情况,温度的升高使表面反应速率加快导致焦体增多,金属元素在结焦过程中起催化作用引起结焦量增加;通过引入外加电场,发现电场中焦体颗粒受电场力的影响,颗粒粒径减小,聚并情况减弱,前驱体成核后的发展过程受到抑制。接下来采用镜面不锈钢和铜基底,通过航空煤油氧化结焦原位观测实验对结焦初始位置进行研究,并观测到基底表面焦体的二次生长过程,得到铜基底表面片状焦的生长规律;通过添加不同强度、方向和极性的电场,研究了电场作用下焦体向金属表面的沉积变化情况。最后针对金属平板表面的流动换热和传质过程进行了数值模拟,采用RP-3航空煤油10组分替代模型和19步航空煤油氧化结焦机理构建了航空煤油流动换热模型及化学反应模型,通过COMSOL Multiphysics数值模拟得到金属平板表面航空煤油氧化结焦流场和物质分布规律,为前文的实验结果提供理论解释。