本文以用于碟式太阳能热发电系统热管接收器的金属纤维毡多孔介质吸液芯高温热管为研究对象，通过对多孔介质/液钠体系流动传热特性进行数值模拟，得到了多孔介质/液钠体系的流动传热特性和热流固耦合机理，进而对金属纤维毡多孔介质进行结构优化;并将优化的金属纤维毡结构应用于高温热管，进一步研究其非稳态条件下的传热特性，取得了一系列研究成果。本文主要研究内容及结论如下:　　第一，针对多孔介质/液钠体系建立了物理、数学模型，对液钠在金属纤维毡多孔介质内的流动传热特性进行数值模拟。通过Darcy定律和Forchheimer定律得到了渗透率，并用模型界面传热系数与公式计算值相比验证了模型的可靠性，进而得到了多孔介质/液钠体系的流动传热特性。　　第二，模拟研究了多孔介质/液钠体系的热流固耦合机理。发现了液钠流动时多孔介质存在明显的变形，并获得了骨架变形机理:当速度随着时间线性或非线性变化时，顶端位移量也发生线性或非线性变化;起始速度决定变化的起始位移量，速度变化的斜率和时间指数影响位移量的变化速率。　　第三，研究了液钠在金属纤维毡多孔介质内的流动传热特性及其性能优化。数值模拟了液钠在环形多孔介质中充分发展的对流传热特性，考虑了金属纤维毡压紧变形导致孔隙率和渗透率变化的影响;同时，对不同压紧厚度下金属纤维毡进行水力性能试验，验证模拟结论，得到了最佳压紧厚度，为高温热管的设计和优化奠定基础。综合考虑其流动传热特性和抽吸量的影响，得到本研究范围内金属纤维毡(Bekipor(R) WB08/300)的最佳厚度为2～3mm，即对应的孔隙率为97.9％～98.5％，渗透率为7.57×10-10～1.51×10-9m2，使得在较小的流动阻力下提供较大毛细抽力、工质存储量和传热特性，从而优化多孔介质/液钠体系的流动传热特性。　　第四，研究了组合式吸液芯高温热管的传热特性。将最佳压紧厚度应用于高温热管中，对组合式吸液芯高温热管的热阻和传热极限进行理论分析，提出了组合式吸液芯高温热管的热阻模型，并进行了试验验证;理论分析组合式吸液芯高温热管的传热极限，并考虑了金属纤维毡孔隙率的影响。结果表明:组合式吸液芯高温热管的主要热阻是管壁热阻，蒸汽热阻和金属纤维毡热阻;组合式吸液芯热管设计时需重点考虑声速极限和毛细极限;金属纤维毡的孔隙率为50％～96％变化时，孔隙率越大，热管热阻越小，毛细极限也越高。本研究的组合式吸液芯中采用了孔隙率为96％的金属纤维毡，具有较小的热阻和较大的毛细极限。　　第五，对三角沟槽吸液芯高温热管建立数值模型，预测高温热管的最大传输功率，并进行试验验证。对金属纤维毡吸液芯高温热管建立瞬态网络模型模拟热管的瞬态性能，计算值与试验、文献结果吻合较好，并分析结构参数对热管性能的影响。结果表明在本计算范围内热阻随着输入功率、管壁导热系数和吸液芯导热系数、管壁厚度的增大而减小，但随着吸液芯厚度、冷凝段长度的增大而增大。　　第六，搭建了高温热管传热性能试验台，模拟太阳能热利用中随系统冷却条件、聚光条件和天气条件等因素变化的变热流情况，对三角沟槽、金属纤维毡和组合式吸液芯高温热管进行了非稳态传热性能试验，得到变工况条件下高温热管的传热性能，分析了吸液芯类型和加热工况对其传热性能的影响。结果表明:组合式吸液芯热管在不同倾角下温差减小速率均比其他热管小，且受到不同扰动时间的影响较小;在低变功率工况下，倾角对组合式吸液芯热管的性能影响规律与三角沟槽吸液芯热管相近，说明在低变功率工况下，组合式吸液芯中三角沟槽起主要作用;高变功率工况运行时，倾角对组合式吸液芯热管的性能影响规律与金属纤维毡吸液芯热管相近，说明此时组合式吸液芯中的金属纤维毡起主要作用。总体而言，在变工况下组合式吸液芯高温热管的传热性能较三角沟槽或金属纤维毡吸液芯高温热管的传热性能更优。　　第七，组合式吸液芯高温热管和三角沟槽吸液芯高温热管均能在空冷情况下启动后，冷却条件变为水冷，流量为18L/h的变工况条件下稳定运行。三角沟槽吸液芯高温热管分别在冷却条件、周期性加热工况和短时间功率扰动变工况下进行非稳态传热性能试验研究，其输入功率的变化周期为2～6mins，最小输入功率760W，最大输入功率3800W，变化幅度为3040W时，性能稳定，运行良好。三种高温热管均能在45°和85°倾角短时间高低变热流密度下稳定运行。　　本文研究结果为多孔介质内流动传热的理论研究和热管技术在太阳能热发电工程的实际应用提供了理论和应用依据。