随着科学技术的发展,高导热性能的复合材料应用越来越广泛。由于填料颗粒粒径较小,颗粒之间常以“聚团体”的形式存在,制备高导热性能的复合材料时需将填料颗粒进行分散处理,填料颗粒的分散特性及其在复合材料中的应用成为学者们研究的重点课题。本文采用实验和数值模拟方法研究填料颗粒在气相环境中的分散效果,探究了气体流速、布风板开孔孔径对颗粒分散特性的影响以及分散过程中颗粒的速度分布。选取填充型复合材料代表体积单元(representative volume element,RVE)模型,通过有限元软件对RVE模型进行稳态热分析,探究混合填料的空间分布、填料配比、填料含量等对复合材料导热性能的影响。研究表明:填料颗粒在气相环境的分散过程中,PIV实验测量与数值模拟研究均发现,布风板孔径一定时,适当减小入口气体流速,可以增强填料颗粒在空腔内的分散效果;入口气体流速越大,流场扰动越大,填料颗粒分散均匀性降低。入口气体流速、布风板开孔率一定时,适当减小开孔孔径、增加开孔数量,并将布风孔均匀分布,有利于填料颗粒分散均匀性的提高。分散过程中,随着高度的增加,填料颗粒垂直速度平均值呈现减小的趋势。涡流现象是造成填料颗粒速度突变的主要原因,在一定程度上会影响颗粒的分散效果。同种材质、不同形状参数的混合填料填充时,复合材料导热性能的增强效果优于填料单独填充时的叠加效果,即形状参数不同的填料混合填充有利于复合材料导热性能的进一步提高;填料材质相同时,纤维状填料填充的复合材料导热系数明显高于球形填料。碳纤维/球形氮化铝(AlN)填料混合填充时,复合材料RVE模型沿三个方向的导热系数表现出差异性,应选取RVE模型三个方向上导热系数的平均值来宏观表征复合材料的导热性能。碳纤维/球形AlN填料在不同空间分布、填料配比、填料含量工况下混合填充时,碳纤维填料对复合材料的导热性能起主导作用。