烧蚀热防护是再入飞行器的主要热防护技术，对烧蚀材料内部温度场以及材料烧蚀边界的变化规律进行有效预测，是设计再入飞行器烧蚀热防护系统的重要依据。由于烧蚀过程材料表面热流分布直接测量存在严重的困难，利用传热学反问题(Inverse heat transfer problem，IHTP)方法，通过烧蚀材料内部的部分温度测量信息反演烧蚀表面的热流分布，为预测烧蚀材料内部温度场以及烧蚀边界变化规律提供了一种可行的解决方案。　　本文基于模型预测控制的思想，研究了升华型烧蚀材料二维烧蚀表面热流模型预测反演及烧蚀边界的重构问题。针对烧蚀传热过程热边界条件的反演问题，论文的主要工作内容包括：　　① 将有限元法(Finite Element Method，FEM)和移动网格技术(Moving Mesh Technology,MMT)相结合，建立了一种求解二维烧蚀传热问题的数值方法(FEM-MMT)。在数值计算过程中，不需要每次重新划分网格，只需调整网格节点的坐标位置，网格数目并不发生变化，克服了由于烧蚀过程几何域发生变化重新划分网格带来的困难。利用FEM-MMT计算方法，对二维烧蚀传热问题进行了数值模拟，在给定的烧蚀表面热流分布条件下，获得了烧蚀材料内部温度场以及材料烧蚀边界变化规律的预测结果。　　② 根据建立的二维烧蚀传热过程机理模型，构造传热过程的阶跃响应函数对应的控制方程，通过求解该控制方程获得系统的影响关系矩阵，在此基础建立了二维烧蚀传热过程材料内部温度响应的预测模型，为进一步实现烧蚀传热过程表面热流分布反演及烧蚀边界的重构奠定了必要基础。　　③ 依据系统模型预测控制理论，建立了一种针对二维烧蚀传热问题的模型预测反演方法(Model Predictive Inverse Method，MPIM)，利用烧蚀材料内部温度测点处的温度预测信息和测量信息，通过在线滚动优化，获得待反演热流分布的最优时间序列。　　④ 采用前述的MPIM反演方法，研究了二维烧蚀传热过程烧蚀边界瞬态分布热流反演和烧蚀边界几何形状重构问题。通过数值试验，分析了测点处温度测量误差、未来时间步等因素对反演结果的影响，初步证实了前述的 MPIM 反演方法对于解决烧蚀传热表面瞬态分布热流反演以及烧蚀边界几何形状重构问题的有效性。