多孔相变材料因其潜热大、散热效率高等优点,常用于光伏电池热管理、建筑储能、航空航天等领域。多孔相变材料的性能依赖于其微观结构特征和热流特性。然而,多孔相变材料包含固、液、气多相介质,且微观孔隙结构非常复杂,因此,基于欧氏几何的传统方法很难定量精确表征其多尺度微细结构和热流特性。大量研究数据表明,多孔相变材料的孔隙结构表现出统计自相似的分形标度行为。因此,本文基于分形几何理论,建立了多孔相变材料的微观结构表征方法和宏观热流特性的物理模型,并提出一种多孔相变材料结构重构的数值算法。本文的主要研究内容包括:（1）未饱和多孔材料传热特性研究:采用低场核磁共振方法和吸附解吸实验测量多孔样品的孔隙尺度分布特征,结合分形毛管束模型和热电模拟理论推导了未饱和多孔材料有效热导率的解析表达式,建立了微观结构参数和宏观有效热导率之间的定量关系,并通过实验数据验证了分形模型的正确性。计算结果表明,多孔材料的有效热导率不仅取决于各相介质的固有热导率,还强烈依赖于孔隙率、分形维数以及液相饱和度。（2）未饱和多孔材料渗流特性研究:基于多孔相变材料的分形标度律,考虑了微纳孔隙的尺度效应,建立了未饱和多孔材料渗流过程的解析模型,讨论了未饱和多孔材料热流特性之间的映射关系。结果表明,当前渗流模型与实验数据吻合较好,毛细压力和气体滑移效应对相对渗透率有重要影响,多孔材料的孔隙分形维数对气相的相对渗透率具有显著影响,有效热导率和相对渗透率的映射关系满足玻尔兹曼方程。（3）多孔相变材料结构重构研究:根据未饱和多孔材料的分形热导率模型,建立了表征多孔相变材料微结构特征和热传导特性的分形方法,采用蒙特卡洛算法重构了多孔相变材料的数字结构。相比较现有数字重构算法,分形蒙特卡洛重构算法能够复现多孔材料的复杂孔隙结构和特定热物特性。本文建立的表征多孔相变材料孔隙结构和热流特性的分形模型对于理解未饱和多孔材料的输运物理机理具有重要的理论意义,为预测和验证未饱和多孔材料的热流特性提供了理论依据,对于多孔相变材料的制备及其在光伏电池等领域的应用提供技术支持。