在超燃冲压发动机的热耦合并联冷却通道中,由于流量偏差与热偏差的存在,会导致有限热沉的极大浪费,甚至导致发动机局部结构超温烧毁,极大的影响着发动机的性能与可靠性。所以,本文针对再生冷却的流量分配和热沉利用问题展开了数值和实验研究。本文首先建立了跨临界碳氢燃料在热耦合并联通道中流动换热数值模型,对微小并联通道流量分配计算模型的预测能力进行了验证,选择了SST k-模型作为湍流模型。根据再生冷却单面大热流传热特点,分析了肋效应下,热偏差的形成原因,并揭示了热偏差与流量偏差的耦合机理。通过分析热态再生并联通道流量分配恶化机制,发现必须通过同时改善初始流量分配和热载荷分配的统一思路,才能达到减弱甚至抵消“正反馈效应”。针对再生冷却通道的设计自由度,结合流量分配的主要影响因素,本文分析了通道高宽比,肋厚,流通面积对流量分配与热沉利用的影响规律,并揭示了流量分配受流阻比与热偏差的双重影响特性。发现了最佳通道基本参数,能够极大改善流量分配恶化问题,提高燃料热沉利用率。本文还开展了基于再生冷却的异形小通道流动换热特性研究,分析了壁面产生的牛顿剪切效应,以及肋效应对通道内流动换热的影响特性,对比分析了不同流通形状对单通道换热特性,以及对并联通道的流量分配特性的影响规律,并归纳了不同截面通道的并联系统整体冷却性能,以此对冷却系统的基础结构设计提供参考。最后,本文针对碳氢燃料在平板式并联通道中的流量分配抑制问题开展实验研究。首先搭建了双极冷却平板实验系统,对单级节流在五通道的并联系统中跨临界温区流量抑制作用进行考核,此外还考核了亚临界压力下超高温区的单级节流抑制作用,并在极限工况下,对相变段与裂解段平板式冷却通道的运行寿命进行了考核。给发动机冷却系统实际应用中基础参数设计和节流结构设计提供了极具价值的试验数据。