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在分析燃烧室壁面的对流-辐射耦合换热特性基础上，考虑燃烧室热环境与冷却系统间的相互关系，提出了一种以燃烧室材料许用温度为约束的非均匀冷却壁面热特性设计方法。以某型超声速燃烧室为例，采用混合分数平衡化学反应和液滴离散相模型，计算分析了壁面热特性对燃烧室壁面热流构成、热环境及冷却系统热负荷的影响。结果表明，壁面热特性对超声速燃烧室热环境的影响值得重视，非均匀冷却壁面热特性设计能有效减少燃烧室热损失。