采用高速摄像技术研究了不同加热表面上液滴蒸发和沸腾的相变特性和壁面温度变化特性，讨论了局部相变行为对壁面温度变化的影响。同时定量的研究了三种不同表面特性的加热板对沸腾和传热的影响，以及液滴初始体积对相变的影响。结果表明，表面特性和液滴尺寸对沸腾传热有较大影响。

飞行器热防护系统精细化设计是提高热防护系统性能、降低系统质量的必要途径。通过构建典型形状(球头、平板、锥体)热防护系统概率化模型,研究不同来流环境热流、几何外形参数以及材料热物性参数等输入参数的概率特性分布在热防护系统设计中的传播特性,及其对典型形状热防护性能的影响。提出了不同几何外形的三维物理场快速预测模型遴选方法。讨论系统温度场分布、系统热防护特性对外形不确定参数的敏感性,开展不同外形几何隔热层厚度优化及其可靠性评估,为热防护层精细化研究提供理论支撑。