当前世界各国都在积极推进能源结构调整,降低化石能源消耗,增加可再生能源的供能占比。但化石能源利用过程中的余热废弃以及可再生能源的时空分布不均难题给能源革命提出了挑战。而基于固-液相变材料的相变储热技术被认为是一种有效的解决措施。但是现阶段相变储热装置通常面临着数值计算效率低,传热速率慢和相变不均匀的问题,限制了相变储热技术的进一步发展与应用。针对上述问题,本文聚焦于相变储热强化研究,提出主动旋转耦合高导材料的主被动联合强化措施。选取比表面积大,导热系数高的泡沫金属作为被动强化措施,而结构简单,能耗较少的旋转作为主动强化措施。采用理论分析,数值计算以及实验研究相结合的方法,按照“被动强化-主动强化-主被动联合强化”思路逐步深入,旨在揭示主被动强化措施的强化机理,结合主被动强化措施的优点,实现相变储热装置热性能的进一步提升。本文的主要研究内容和结论如下:（1）基于准平衡近似法,提出一维梯级多孔复合相变材料的近似解析相变模型,实现储热装置热性能的快速准确预测。结果表明:该近似解析模型可以大幅提高计算效率,且具有良好的精度,当有效Stefan数小于0.1645时,相变时间偏差约为5%,温度偏差小于0.12%。此外,还进一步将近似解析模型与遗传算法相结合,解决多参数梯级泡沫金属快速优化设计问题。发现不同泡沫金属材料,泡沫金属用量和容器结构参数对最优孔隙率分布和最优梯级分层数影响不大,推荐4层梯级分层以取得热性能与结构复杂性之间的平衡。其相对于均匀泡沫金属结构可以缩短7.58%的相变时间。（2）为了实现相变区域内自然对流以及热传导的协同强化,在上述一维梯级泡沫金属结构的基础上,提出二维梯级泡沫金属结构以及梯级多孔翅片复合结构。结果表明:二维梯级多孔结构通过在热源附近以及最后熔化区域布置较小孔隙率的泡沫金属,可以减小热量传递的热阻,缓解自然对流引起的非均匀熔化以及热分层问题。同时进一步将二维梯级泡沫金属结构中部分区域的孔隙率降为0形成翅片,便可充分利用翅片的高热穿透能力,将热量直接从热源传递到最后熔化区域。与均匀泡沫金属结构相比,翅片与梯级泡沫金属复合结构可以缩短27.43%的熔化时间。（3）为了进一步充分利用自然对流实现相变区域的均匀熔化,提出主动旋转/翻转强化措施,并搭建旋转相变储热单元性能测试平台。研究旋转或翻转作用下不锈钢管壳式相变储热装置内的温度分布以及相界面运动规律。结果表明:主动翻转强化措施通过改变相变储热装置的方位,使得固态相变材料处于液态相变材料的上部,强化了相变区域内的流动换热,可缩短35.42%的完全熔化时间。而主动旋转通过持续性改变自然对流的流向,进一步促进了固液相变材料间的热量传递。熔化时间的缩短幅度可以达到47.92%,并且可以解决非均匀熔化问题,实现相界面的同心发展。（4）在上述被动强化措施和主动强化措施的基础上,提出主动旋转与梯级泡沫金属耦合强化传热技术以充分结合主被动强化措施的优点,实现热性能的进一步提升。探究主被动联合强化措施下不同参数的影响,优化不同参数下非均匀泡沫金属的最佳布置方式。结果表明:主动旋转耦合梯级泡沫金属强化措施通过主动旋转充分利用了自然对流,而梯级泡沫金属则强化了热传导。相较于静止工况下的均匀泡沫金属结构,完全熔化时间可以缩短43.34%。此外,在主动旋转耦合梯级泡沫金属强化措施中,主动旋转速度并不影响泡沫金属的最佳孔隙率梯度,同样推荐4层梯级分层以满足热性能以及制造加工复杂性之间的平衡。