超燃冲压发动机燃烧室面临着燃料剧烈燃烧和与空气摩擦所产生的极高热量的恶劣工况,同时由于燃烧室中的温度梯度非常大,会产生极大的热应力,严重影响发动机的工作性能,采用低温燃料充当冷却液流经冷却通道进行再生冷却是一种有效的热管理方案。本文对超燃冲压发动机燃烧室进行抽象简化,通过使用ANSYS Workbench平台进行多物理耦合分析与优化,改进其传热结构,达到增强结构热、力学性能,减轻结构质量的目的。论文主要进行了如下几方面的研究工作:（1）在保持原有的多通道再生主动冷却通道的条件下,通过参数化几何建模与多物理场耦合仿真分析,在相同的材料用量和入口质量流量下,得到了不同流道数目和流道位置对燃烧室再生主动冷却效果与应变形变的影响。在此基础上,通过超椭圆方程描述流道截面几何形状,采用Kriging代理响应面模型结合MOGA多目标遗传算法对主动冷却流道的形状进行优化设计,分析各个优化变量对优化目标的影响,进行迭代计算得到最优解集,进而筛选获得冷却通道的最佳设计方案,最终优化方案相较于原设计方案,在改善流道换热性能的基础上,最大应力值下降7.62%,最大形变量下降10.05%,结构强度得到增强。（2）通过对再生冷却通道两肋进行改进设计,建立了直排圆杆与交错圆杆两种基础点阵夹芯结构,通过多场耦合计算,确定了点阵夹芯结构在对提高对流换热和增强结构力学性能方面较原初始主动流道有较大的提升,是一种行之有效的方案。接着考虑在自支撑约束下,计算获得了不同尺寸、角度和布局的金字塔点阵夹芯层在该工况下的多场耦合分析结果,并给出了最佳构型,相较于原主动冷却结构,最大应力值减小6.76%,最大形变量减小8.91%,质量减小8.15%,结构的热力性能均得到改善。以此为基础,提出设计非均匀化点阵夹芯结构,在保证结构各项性能的条件下,进一步减轻结构质量。同时,通过改变入口质量流量获得了两种传热结构的适用范围。