刘 学，杨海威 ，周伟星

(1.哈尔滨工程大学 航天与建筑工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001；2.哈尔滨工业大学 能源科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引言

航空航天领域大推力、高马赫数飞行器需要承受复杂的力热载荷，因此高效的热防护系统设计是关键技术之一。极高热流密度的能量转换传递中，若未采取高效的热防护措施用作高温壁面的冷却，将会使得材料因高温而损伤偏离安全范围，导致飞行任务的失败，造成难以估量的后果。

热防护措施通常分为主动热防护和被动热防护两种形式。主动热防护包括对流冷却、冲击冷却、膜冷却和发汗冷却。本文研究的发汗冷却是冷却工质流经多孔材料内部时由于自身温度较低，与固体骨架形成温度差，所以通过对流可以带走部分热量，也可以阻隔外部高温燃气对固体壁面的快速加热，阻止烧蚀情况的发生。

在实验方面，Weinbaum利用不同的金属材料作为多孔介质的固体骨架，分析对发汗冷却效果的影响。2004年Greuel证明冷却效率随着冷却剂流量的增加而线性增加，并表明，通用模型预测边界层的冷却效果的影响时误差较大。2007年Otsu证明，发汗冷却在冷却过程中，少量的冷却工质也会在很大程度上消耗热量。2018年Xiao对鼻锥的发汗冷却进行了实验研究，分析了冷却剂边界层对激波的影响。

在数值方面，Lezuo建立多孔介质换热模型，该模型可以用来评估多孔壁面温度随着时间的变化过程。2008年Juki利用两相流模型分析了多孔介质内部传热传质过程进行了研究，分析发现流体流速的增大会加大流—固之间的温度差，相变发生时，液态工质巨大的潜热会吸收更多的热流，使得此种现象更加明显。……