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在全球经济和工业飞速发展的背景下，多孔隔热材料因其节能降耗的巨大潜力成为研究的热点，而有效导热系数是表征其隔热效果的重要指标。本文基于多孔材料的微结构与传热基本理论，采用数值模拟结合实验的方法，建立了多孔材料微结构模型，用商业软件结合个人编程，分析了热辐射对有效导热系数的贡献，研究了孔位置、孔尺寸非均匀分布及孔形貌对材料有效导热系数的影响，并基于最优控制理论，用MATLAB软件对孔分布进行了最优化设计，对多孔隔热材料的设计与制备具有理论指导意义。论文取得了如下主要结论: (1)采用导热/辐射复合传热模型计算了多孔材料导热系数，取得了与实验一致的结果。材料的气孔率越高，孔径越大，热辐射对导热系数的贡献越大，气孔率为67％的莫来石材料，温度高于1873K时，辐射热流占总热流的50％以上，成为影响导热系数的一个主要传热方式。 (2)引入孔位置偏心因子c、孔径偏离因子b与气孔孔径标准差σ描述刚玉质多孔材料中孔的非均匀分布程度。对于气孔率低于50％的材料，孔非均匀分布有利于降低其导热系数;对于气孔率高于50％的材料，低温下孔非均匀分布有利于降低其导热系数，高温下孔分布对导热系数的影响复杂，孔径小于0.1mm时，孔非均匀分布有利于降低导热系数，孔径大于0.1mm时，孔非均匀分布使导热系数增加。 (3)分别用正八面体孔、正二十面体孔与球形孔模型分析了孔形貌对刚玉质多孔材料导热系数的影响，发现在气孔率相同时，随孔球形度降低，导热系数下降，与球形孔材料相比，具有正八面体孔和正二十面体孔材料的导热系数分别降低了28.7％和21.2％。 (4)采用拟牛顿算法对多孔材料的孔分布进行了优化计算，发现对于固相导热系数随温度升高而降低的材料，优化后孔分布趋于高温端高气孔率，低温端低气孔率，而对于固相导热系数随温度升高而升高的材料，优化后孔分布与之相反;气孔率的波动范围越大，隔热性能越优;当平均气孔率取（Pmin+Pmax）/2时，隔热性能最优。