在塔式太阳能热发电系统中,吸热器是实现光-热转换的核心部件,其性能优劣直接影响到整个太阳能系统的效率和经济性。使用超临界CO2作为吸热器内传热工质不仅能够实现更高的运行温度,提高吸热器热性能,还能够直接将吸热器内加热得到的高温超临界CO2作为动力循环中的循环工质驱动发电,近年来逐渐成为研究热点。本文以直接式超临界CO2吸热器中最具发展前景的两类吸热器形式—管式吸热器和紧凑式吸热器为研究对象,对其热-力耦合特性进行了数值模拟研究,重点分析了在不同工况与不同结构下其内超临界CO2的流动换热特性及吸热器壁面的应力分布规律。主要开展的工作及结论如下:（1）建立了管式吸热器内超临界CO2吸热管的热-力耦合模型,分析了吸热管壁温和应力的分布规律,并考察了壁厚和管径对吸热管流动换热性能和应力分布的影响。结果表明:面光侧的吸热管内/外壁温差更高,热应力更大;减小壁厚、增大管径能有效地提升吸热管的综合换热性能,同时缩小面光侧的内/外壁温差,降低壁面应力。（2）建立了管式吸热器内超临界CO2吸热管排的热-力耦合模型,重点讨论了在管排内流量分布不均匀的情况下,太阳能流分布和进出口流道布置对吸热管排的热性能和应力分布的影响,并比较了不同工况下的换热与应力分布差异。结果表明:非均匀能流密度下管排内/外壁温差更大,产生的热损失更多,管壁应力和变形更大,并且在汇管和吸热管的连接处出现最大等效综合应力;进出口流道布置方式影响管排流量分布及吸热壁面温度分布的均匀性,流量及吸热壁面温度分布均匀性更好的管排可以减少热损失和应力;增大质量流量、减少壁面能流均可以提升吸热器热性能,同时降低壁面应力。（3）建立了紧凑式超临界CO2吸热单元的热-力耦合模型,首先考察了不同截面形状对直通道吸热单元换热性能及应力分布带来的影响,并对不同通道层数的吸热单元进行分析,然后对比了不同通道结构的吸热单元性能。结果表明:下半圆形直通道吸热单元的热损失最小,吸热性能最好,圆形直通道的综合换热性能最优,二者的峰值应力均出现在通道下表面;当吸热单元层数增加到三层以上时,外壁面温度及吸热性能不再发生变化,靠近底部通道的峰值应力由通道下表面转移到通道拐角处;翼型通道内流动阻力较小,综合换热性能最优。