增大航空发动机涡扇前叶片温度是提升其推重比的重要手段,进而实现飞行器的高马赫数飞行,而此方法的技术难点在于解决发动机热防护系统这一瓶颈问题。目前,针对航空发动机部件热防护以及系统热管理问题,比较有效的技术手段是CCA（Cooled Cooling Air）技术:利用换热器降低冷却空气温度,从而增大能量利用率,而研发一种符合航空发动机要求的换热器是解决此问题的重要前提。在此前提下,本文采用多孔介质完全替代传统换热器的关键部件,并对设计的金属多孔介质换热器开展了流动传热特性数值模拟与实验研究,阐明其传热系数、换热量、压降、进出口温度等换热器性能评价指标的变化规律,以期为CCA技术多孔介质换热器设计提供基础数据和理论支撑,主要包含以下几方面:为提高换热器上多孔介质的传热性能,采用开尔文胞体作为其基础单元结构,并设计制造了管壳式、板式两种类型的金属多孔介质换热器:S型多孔介质管壳式换热器、微通道多孔介质板式换热器。详细分析了S型管壳式换热器、微通道针肋板式换热器的芯体设计细节,并与多孔介质换热器进行对比研究。采用3D打印技术制作了换热器芯体,采用传统焊接工艺加工制作了了整机换热器。为探究新型换热器的换热效率以及相对于传统换热器的综合性能提升效果,利用Flo EFD数值模拟软件对四种换热器开展流动换热数值模拟研究。空气温度选择90℃、120℃、150℃、180℃四个温度,水保持16℃不变。结合实验条件及水-空气质量流量比为0.2的要求,确定了两组不同流量参数,分别为16.7 g/s水质量流量、84 g/s的空气质量流量,以及25 g/s水质量流量,126 g/s空气质量流量。研究发现:内部流体的速度成梯度式降低,靠近换热通道外壁处流体速度最小;压力分布比较均匀,呈梯度式降低。并且,相对于传统换热器,多孔介质换热器的水侧温差等性能评价指标均有一定幅度的提升,其中,管式换热器的传热系数增大37.5%、换热量提升48.34%、综合换热性能增加44.44%,功重比平均提升42.02%,可达25.45 k W/kg;板式换热器的传热系数增大18.42%、换热量提升46.58%、综合换热性能增加36.84%,功重比平均提升56.34%。为验证数值模拟的相关研究结论,使用完全相同的边界条件,在自行搭建的流动换热实验平台对四种换热器进行流动换热特性分析实验,并将数值模拟与实验数据做对比分析,得到验证性结论:与数值模拟结果相同,多孔介质换热器的水侧温差、传热系数、综合换热性能与功重比相较传统换热器均有提升,但增大幅度相对较小,其中,管式换热器的传热系数增大43.94%、换热量提升26.32%、综合换热性能增加38.5%,功重比平均提升38.38%;板式换热器的传热系数增大50%、换热量提升21.7%、综合换热性能增加62.4%,功重比平均提升57.55%。无论是实验研究还是数值模拟研究,其结果都能够充分表明相较于传统换热器,将金属多孔介质完全替代传统换热器的翅片的确可以明显增大换热器的传热效率,最终提升换热器的换热性能。