超临界CO2（sCO2）在核电、暖通空调、热泵技术等领域极具应用价值。sCO2的热物性参数在拟临界区随着温度剧烈变化,因而其传热特性较为特殊,相关研究引起了学者的广泛关注。本文基于开源软件OpenFOAM进行了开发,得到了可用于sCO2流动与传热模拟的热物理模型和求解器,并使用新求解器开展了 sCO2的对流换热数值模拟,同时利用实验数据、经验关联式和直接数值模拟（DNS）数据对开发的热物理模型和求解器进行正确性和适用性验证,最后将新求解器应用于圆管内sCO2对流换热的DNS研究。本文的主要工作内容如下:1)开发OpenFOAM的新热物理模型并加以验证,解决了软件中对于sCO2热物性参数计算的问题。植入新热物理模型的求解器命名为sCO2Foam,sCO2Foam结合湍流模型进行圆管内sCO2对流换热的数值模拟,验证了sCO2Foam研究sCO2正常换热模式下的流动传热和流动阻力的适用性,并探究了圆管内摩擦压降的影响因素。2)DNS研究中,开发了 OpenFOAM的DNS求解器,用实验数据验证了速度入口边界条件的正确性,针对sCO2对流换热的DNS求解器命名为sCO2DNSF oam,将其应用于sCO2流过平板间通道的DNS计算,并以其他研究的DNS数据为基准,验证了 sCO2DNSFoam利用DNS研究sCO2对流换热的适用性。3)利用sCO2DNSFoam对圆管内sCO2的对流换热展开DNS计算,利用统计平均数据进行流动现象和传热特性的分析,探究sCO2复杂的对流换热模式,为湍流模型的修改给出指导意义。本研究的主要意义在于:1)通过开发并验证sCO2Foam和sCO2DNSFoam这两个求解器,为开展sCO2流动与传热的科研工作提供了一个可靠的数值工具。其中,sCO2Foam可用于工程计算,sCO2DNSFoam主要用于揭示局部流动与传热的科学机理。2)本文基于开源CFD工具OpenFOAM进行二次开发,并提供了详细的开发过程,本文的工作能够为未来开展类似研究工作的学者提供一个可供借鉴和发展的对象。3)通过直接数值模拟获得了管内换热恶化的详细信息,验证了前人对于换热恶化原因的猜想。