发动机喷管是使燃烧产物进行加速和膨胀的部件，其内表面承受极高的热冲击载荷和气体压力，为了防止整个喷管部分的热量由其内表面迅速扩散至基体，在其内表面添加热障涂层。为了优化喷管热障涂层的设计，人们需要准确了解在热冲击载荷作用下，喷管内部的温度和应力分布变化情况，但热冲击载荷作用于喷管的时间极短。在如此短的时间内对其内部的温度和应力分布变化过程进行测量是很困难的，为此，本文提出用有限元方法对喷管内部的温度和应力变化进行数值仿真，研究成果对于优化发动机喷管的热障涂层设计具有重要意义。主要内容包括以下几方面： 对喷管内部的受热状况进行了分析，确定了贴近喷管壁燃气流对喷管壁面的对流传热和高温气体对喷管壁面的热辐射是喷管内部的主要传热方式；获得了喷管内部的热流分布数据，在Marc／Mentat中，应用分段加载的方法加载这些边界条件，另外还考虑到了喷管内外表面相互之间的辐射传热以及喷管外壁向大气的辐射散热；比较了采用固定温度加载和随路径变化的热流密度加载这两种不同加载方式的特点；在Marc／mentat环境下建立了单一涂层、多层交替涂层等不同涂层性质的多个模型，并重点分析了交替涂层中的中间粘接层厚度变化对温度分布的影响，发现增加其厚度可以在一定程度上降低喉部温度。分析了单一涂层和多层交替涂层的热应力分布特征，并结合温度场的分析结果对应力分布特征进行了分析。