La propulsión térmica nuclear, que utiliza un núcleo de reactor como fuente de energía de un cohete térmico nuclear, se espera que se convierta en un medio efectivo para la exploración del espacio profundo en el futuro. El núcleo del reactor puede dañarse por un gran gradiente de temperatura. Por lo tanto, investigar la distribución estructural de sus componentes internos y comprender sus características de flujo y transferencia de calor es de suma importancia. En este estudio, se selecciona un elemento de combustible en forma de prisma hexagonal hueco de 19 orificios para la simulación. Se propone un nuevo tipo de elemento de combustible al cambiar el diámetro de los canales en el material de trabajo, y se comparan y analizan las características de transferencia de calor. En comparación con un elemento de combustible convencional bajo condiciones de entrada uniformes, cuando se cambian las condiciones de entrada y el diámetro del canal en el material de trabajo, la temperatura máxima dentro del elemento de combustible disminuye, pero la distribución de temperatura general es más uniforme. A lo largo de la dirección del flujo, el límite de distribución de temperatura se encuentra en y = 300-500 mm. Desde la entrada hasta esta posición, la distribución de temperatura en la sección transversal axial es uniforme. Desde esta posición hasta la salida, la diferencia de temperatura a lo largo de la sección transversal radial se reduce significativamente, y la fluctuación de temperatura en la periferia del elemento de combustible mejora notablemente. Los resultados de la investigación pueden proporcionar una referencia para el diseño de elementos de combustible.