近年来,随着国际形势的日益严峻,具有自主知识产权的工业软件开发对我国各个产业都至关重要。本文根据相关工业技术的发展需求,针对三维复杂结构非稳态导热分析的自主知识产权的仿真软件开发与对流边界换热系数的辨识问题开展了系统研究。以任意复杂结构三维非稳态导热仿真分析为目标,从核心求解器算法与代码、前后处理模块和数据接口几方面开展研究。采用有限体积法、结构化与非结构化网格系统,实现了任意结构三维非稳态导热过程的数值求解,编制了核心求解器的C++代码。该代码包含了六个核心模块:程序数据结构设计、网格信息读取与处理、变量的梯度计算、空间扩散项计算、时间非稳态项计算和代数方程组的求解。基于国产开源软件Fast CAE,对软件图形化界面进行二次开发,作为本软件的前后处理器。通过限定输入输出接口,编写了可视化显示所用msh文件与求解器所用foam文件的C++转换代码,实现了仿真软件的前后处理器与核心求解器的连接。分别对该仿真软件的前处理器、求解器、后处理器进行单元功能的测试验证。前处理器的验证,主要包括结构性与非结构性离散网格、边界条件及热物性等输入参数的显示测试。其中,边界条件采用输入窗口或文本文件输入,可基于各种经验关系式或数据格式。求解器的验证,是将计算的结果与Comsol商业软件进行对比,验证求解器的准确性。后处理器的验证,主要是计算结果云图及关键位置温度曲线的正常显示输出。进一步,根据工程应用需求,对外场测试条件下、基于温度测试数据的物体表面边界对流换热系数进行了辨识反演研究。为实际运行过程中复杂结构的非稳态导热温度场仿真提供了一种边界条件获取方法。基于二维非稳态导热模型,采用所开发的核心求解器与粒子群优化算法,利用两侧流体温度、物体表面4个温度点的瞬态测试数据,辨识获得了物体两侧的对流换热系数数据,并对反演辨识的可靠性进行了验证。同时分析了非稳态温度测试数据的采集间隔、材料的比热容和导热系数、温度数据的测量误差等,对边界对流换热系数辨识准确性的影响。通过研究,开发了一套具有自主知识产权的复杂结构三维非稳态导热问题的可视化仿真分析软件,具有任意结构、材料和边界条件的适应性,计算精度高,用户界面友好,为相关结构的计算提供了平台,并对后续软件的完善提供了前期技术积累。建立了一种基于物面和流体温度瞬态测试数据,获取对流换热系数的辨识方法。