随着电子技术的迅猛发展，电子设备越来越趋向小型化、轻量化、结构紧凑化及运行的高效化方向发展，因而功率器件的散热问题日渐突显，传统的金属散热件已很难满足科技发展的要求。多孔泡沫材料是一类新型功能材料，具有高比表面积、高孔隙率、高导热、低密度等优点，可作为轻质高导热散热器的核心部件材料，在某些对重量比较敏感的军事、航空航天、电子工程等领域蕴藏着广阔的应用潜力。本文针对多孔泡沫材料作为轻质高导热散热器核心部件的阻力特性和传热特性开展研究工作，搭建了多孔泡沫紧凑型散热器性能研究实验台，实验研究了多孔泡沫的阻力特性和传热特性，并与传统的平直金属散热器进行了比较；根据多孔泡沫材料的几何结构特征，建立了均质和非均质多孔泡沫模型，模拟了多孔泡沫内流动及对流换热过程，讨论了多孔泡沫材料的孔隙结构参数对渗流阻力及传热特性的影响；本文最后结合对流换热场协同原理，分析了多孔泡沫内流场与温度场的协同性能。本文主要的研究内容和取得的成果有：实验研究中选用的两种铜泡沫散热器的传热性能均要优于常规的平直铝翅片散热器，在实验流速范围内，多孔铜泡沫散热器表面传热系数是平直翅片散热器的1.6~1.9倍。定义了基于渗透率的雷诺数Rek，得到了实验所用多孔泡沫材料的摩擦因子与雷诺数关系f=1/Rek+c，孔隙率分别为0.946和0.957时，无因次惯性系数分别为0.03448和0.02806。通过对均质多孔泡沫渗流过程数值模拟结果的分析，指出多孔泡沫材料的渗透率和惯性系数与流体物性无关；结合Ergun方程，得到了无因次渗透率及无因次惯性系数与多孔泡沫孔隙结构参数间的关系；定义基于接触面的表面传热系数，得到了均质多孔泡沫强化换热准则方程。通过对均质泡沫换热热阻与泵功的计算与分析，指出了“临界流速”现象，并采用综合性能评价指标PEC评价多孔泡沫强化换热综合性能，得出低孔隙率、高孔密度的多孔泡沫更容易获得较好的综合传热性能。采用孔隙均匀度作为非均质多孔泡沫的随机结构参数，根据数值模拟结果的，指出孔隙均匀度越小(即孔隙结构越随机)，多孔泡沫材料的渗透性能、导热性能以及强化传热综合性能越差；并获得了非均质泡沫材料的无因次渗透率、无因次惯性系数与结构参数间的关系式，以及强化换热准则方程。采用场协同理论，分析了多孔泡沫内流场与温度梯度场的协同性能，计算了全场平均协同角，讨论了多孔泡沫各结构参数(孔隙率、孔密度、孔隙均匀度)对流场与温度梯度场协同性能的影响，说明了场协同理论在分析多孔泡沫对流换热中的适用性。