李 辉，汝卓霖，邹正平,3，周双钊

（1.北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室，北京 100191；2.中国航空发动机研究院先进航空动力创新站，北京 101304；3.北京航空航天大学航空发动机研究院，北京 100191）

以低温燃料作为冷却介质，利用毛细管式预冷器对滞止来流进行预先冷却的强预冷技术是解决高马赫数飞行时进气高温问题的有效途径之一［1⁃3］。相对于液氢及航空煤油等常用燃料冷剂，液态甲烷不仅没有“氢脆”问题、存储密度大，还具备较高热值和冷却能力，是预冷型膨胀循环发动机及燃料预冷涡喷发动机等动力方案的理想冷剂类型［4］。但是，由于液态甲烷的使用压力一般高于临界压力（4.59 MPa），其在吸热升温过程中会跨过拟临界温度成为超临界流体。区别于常规流体，超临界甲烷在拟临界点附近存在剧烈的物性变化，将导致特殊的对流传热现象。因此，针对微小尺度通道内超临界甲烷传热特性进行深入研究并提出相应的传热预测模型，对于发展碳氢燃料预冷器精细化设计具有重要意义。

超临界流体传热特性的研究对象最初主要集中在水、二氧化碳以及航空煤油等介质，且相应换热过程被大致分为传热强化、正常传热以及传热恶化三部分［5⁃7］。鉴于液氧甲烷火箭发动机再生冷却技术的迫切需求，超临界甲烷在超高热流密度条件下的 传热研究逐渐引起广 泛关注［8］。Wang 等［9⁃10］利用数值方法探究了超临界甲烷在2 mm 圆管通道内的湍流传热性能，发现较高热流密度条件下流体的强物性变化导致了局部的换热恶化。……