多孔介质材料密度低、比表面积大、结构复杂的特点,比表面积大使得在多孔介质材料内部可以进行快速有效的热交换,这一性能被越来越多的学者看重,将其用于高速飞行器表面的热防护,利用多孔介质材料进行发汗冷却,是目前冷却效率最高的热防护方式,但其内部复杂的结构也为研究本身带来了不小的难度,因此对于多孔介质材料进行冷却性能以及强度性能的分析是十分有必要的。本文使用钛合金作为多孔介质材料,其具有换热效果好、强度高等优点。利用有限元分析软件Ansys模拟了1600K主流温度下在多孔介质材料内部分别通入空气、氮气、水三种冷却介质的冷却情况,模拟结果显示随着冷却剂流量的增大,温度分布云图中蓝色区域逐渐增多,当冷却剂流量增大到适宜值时,会在多孔介质上方形成一层薄膜,在薄膜内部温度剧烈变化,将多孔介质区域和高温区域隔开,三种冷却介质均在很小的流量下即可对多孔介质材料的上表面进行有效的冷却,最后模拟了空气和水同时作为冷却介质时的换热情况,发现随着水的质量比逐渐增大,换热效果越好,越靠近水作为冷却介质时的冷却效果。水作为冷却介质时,随着流量的增大,水的相变位置会逐渐上移,相同质量流量的情况下,水的冷却效果远远大于前两者,达到稳态时,水蒸气会均匀分布在多孔介质上部,有效保护了多孔介质区域。同时也发现在利用水作为冷却介质时,多孔介质材料与高温主流接触的前缘会发生热力集中的现象,这是因为在接触前缘冷却介质的速度方向为竖直方向,而高温主流的方向为水平方向,无法对高温主流形成有效阻挡。针对这个问题本文模拟了不同倾角情况下的冷却情况,发现当倾角为30°时,多孔介质材料与高温主流接触前缘的冷却效率由34%升高到66%,其相变界面更加平缓,有效解决了前缘热力集中的问题。之后也模拟了不同孔隙率、孔径下多孔介质材料的冷却效果。基于上述模拟结果,本文将冷却效率高于80%的冷却方案的温度分布规律及压力分布规律作为边界条件施加在建立的多孔介质模型上,计算其应力,模拟结果发现应力主要受温度分布的影响,受压力分布影响很小。