作为结构内部多物理场调控的重要指导理论与实现手段之一,变换理论与拓扑优化设计方法在多物理场调控功能结构设计领域拥有重要的地位。通过变换理论与拓扑优化手段重组结构内局部响应特性,以实现对多种物理场内部输运特性的定向调控,在光学隐身、热电信号调控、热管理以及太阳能集中利用等众多领域都具有极大的应用前景。论文针对功能结构中的光热/热电多物理场调控,基于变换理论获取功能理想结构参数,采用参数化水平集优化算法结合实际材料性能参数实现理想变换结构的重构,建立了光热、热电等类型功能结构的性能优化设计方法,针对不同参数约束条件,开展了光热、热电等具体功能结构的优化设计及仿真验证,获得了几何参数、材料物理性能、边界条件等因素对功能结构的影响。开展了光热调控功能结构的拓扑优化研究。设计光热复合调控结构,分别在不同功能层实现光的聚集、转化利用和转化过程中废热的疏散。根据光学变换理论,建立二维光学电磁波集中器模型并进行仿真验证,分析聚集半径比对聚集效果的影响。使用二维热传导散热结构拓扑优化程序优化设计了复合结构的热传输通道,通过仿真计算分析了散热结构内部热流传输特性。开展了热电场调控双功能结构的拓扑优化研究。通过变换理论推导理想热电调控结构参数,建立实际场与理想分布场的最小二乘目标函数,在结构边界周长约束下进行了二维热电双功能材料的拓扑优化设计,通过常规自然材料实现了特定热电边界作用下理想变换超材料作用场的重现,对优化设计结构进行仿真验证,并研究周长约束、材料性质等因素对优化计算的影响。在热电双功能调控结构中,通过高导热性能材料拓扑构型优化设计实现对中心区域热电信号的有效屏蔽,达到了对结构内部热电场耦合调控的效果。基于抵偿相消思想,开展了热物理场调控功能型结构优化分析研究。结合变换理论与热扩散过程的散射理论,设计一种双层补偿热隐身结构,对结构功能进行仿真验证,分析几何参数、材料性能、边界条件等因素对功能结构特性的影响,分析结构内部热流偏转特性,以指导多物理场调控功能结构设计应用。