超临界水制氢技术具有氢产量高、无气态污染物排放和物料适应性强等突出优点,对缓解能源短缺和治理环境污染问题具有十分重大意义。目前最为常用的超临界水制氢反应装置是流化床反应器,然而由于高温高压等极端环境的限制,对超临界水制氢过程的实验测量存在一定的困难,得到的数据也非常有限,导致对超临界水流化床反应器内流固两相相互作用机理的研究远不能满足现实需求。尤其是对非球形颗粒在超临界水中的受力与传热特性的研究尚处于起步阶段,以至于在设备放大设计、结构和运行参数优化等方面都遇到了一定的困难。本文采用颗粒全尺度解析直接数值模拟（PR-DNS）对超临界水环境下非球形颗粒受力与传热特性进行了深入研究,并建立了多尺度模型。数值模拟结果可为超临界水流化床反应器的设计提供理论依据。揭示了超临界水独特的物性参数对固体颗粒在超临界水环境下的曳力系数（Cd）和平均努赛尔数（Nu）的影响规律,确定了影响Cd和Nu的关键物性参数。通过数值仿真得到了不同工况下椭球型颗粒在超临界水环境下的Cd和Nu的分布特性。探索了雷诺数、颗粒形状和倾角对Cd和Nu的影响规律,构建了椭球形颗粒在超临界水环境下的Cd和Nu的预测关联式。对比研究了五种不同形状的柏拉图颗粒在超临界水和常规流体环境下的受力与传热特性,分别计算得到了柏拉图颗粒在两种流体环境下的Cd和Nu的分布特征。探索了球形度和正多面体边数等对Cd和Nu的影响规律,构建了柏拉图颗粒在超临界水环境下的Cd和Nu的预测关联式。探讨了墙壁约束对超临界水环境下非球形颗粒受力与传热特性的影响。针对两类不同的颗粒运动问题,即固定墙边界的流化颗粒问题和移动墙边界的沉降颗粒问题,在总结和比较前人经验公式的基础上,分别构建了两种不同边界条件下,颗粒在超临界水中的Cd和Nu关于墙壁因子λ和雷诺数Re的预测关系式。