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本文研究了带冷却系统的超声速气流中辅助喷油支板的气-固-液耦合传热过程及冷却结构优化设计方法。通过分别求解超声速气流中支板绕流流场、支板冷却通道内燃料流动以及支板的三维结构传热，通过采用第三类热边界条件和匹配壁温，实现了燃气-支板-冷却剂三者之间传热耦合计算。利用该分析方法，系统地研究了支板的不同冷却结构对传热的影响，初步获得了支板主动冷却结构的优化设计。根据该设计，加工了碳氢燃料主动冷却小支板，并完成了初步的实验测试，取得了较理想的冷却效果。