超临界态碳氢燃料的湍流流动与对流传热在航天、航空发动机热防护技术中有着广泛的应用。由于燃料是由多种大分子碳氢化合物组成的复杂混合物，其热力学属性、流动与传热特性较常见的简单物质要复杂的多，相关研究也很少。本文采用湍流模拟方法结合煤油的物性替代模型研究了大庆RP-3煤油在轴对称加热圆管与三维冷却结构中的超临界流动与对流传热特征。　　 本文采用RNG k-ε湍流模型对煤油流动进行了模拟，并且对于近壁面低雷诺数流动采用了增强壁面处理方法。使用煤油10组分替代模型结合广义状态对应法则和考虑真实气体效应的Benedict-Webb-Rubin方程确定了煤油热物性与输运参数。对于三维冷却结构的流动与传热，采用流/固耦合传热方法，同时求解流体区域与固壁区域的控制方程，在流/固交界面上保证了温度与热流的连续性。基于已有的实验数据，本文对数值方法进行了验证。　　 为了获得超临界态煤油流动与传热的基础规律，本文首先研究了大庆RP-3煤油在轴对称加热圆管中的湍流流动与对流传热，探讨了超临界煤油传热强化与恶化的产生机理与产生条件，考察了基于简单流体的经典对流传热公式（Sieder-Tate公式、Gnielinski公式及Bae-Kim公式）对于超临界态煤油的适用性，探讨了流动压力损失特性，较系统地研究了G值（单位面积的质量流量）、壁面热流密度对超临界态煤油传热特性的影响规律，获得了临界热流密度的关联式，并与低G值下的实验数据进行了比较，符合良好。　　 同时，本文基于超燃冲压发动机冷却结构的实际构型参数，数值研究了RP-3煤油在三维冷却结构中的流动和传热特性，分析了热流单面加载以及冷却通道非圆形截面对于煤油流动与传热的影响，并将结果与轴对称加热圆管的规律进行了比较，研究了煤油流动与传热的三维效应，为发动机冷却设计提供参考。