热能在自然界中普遍存在,有效地进行热流调控不仅能提高能源利用率,改善现有能源结构,而且能够提供一种新型的热防护手段,促进军事科技的发展。目前关于热流传输路径调控的研究方法主要有:坐标变换法、中性夹杂以及预设路径法。在这些方法的基础上涌现出一批功能各异的热流调控装置,如热隐身斗篷、热集中器、热旋转器以及其他热幻觉装置等。由这三种方法设计出的热流调控装置各具特色:坐标变换法方法简单灵活,能够实现热流的精准调控,但是所需材料具有奇异性、非均匀性和各向异性,提高了实际制备难度;中性夹杂法方法简单,所需材料为自然界存在的均匀各向同性材料,易于实际制备,但是一般适用于规则形状(球或者椭球);预设路径法可以预先设定热流传输路径,具有很强的主动性。考虑实际制备难易程度,本文基于中性夹杂思想研究热流传输路径调控问题,通过构建热流调控装置实现热流调控。首先,应用中性夹杂方法设计两种椭球形热流调控装置:热透明装置和热伪装装置。在Milton推导出的椭球形中性夹杂理论结果基础上,令夹杂的等效热导率等于基体材料,构建出热透明装置;令夹杂的等效热导率等于另外一种材料,则构建出热伪装装置。在理论模型基础上,通过有限元仿真和实验证明该装置具有相应热调控功能;其次,在应用中性夹杂思想成功构建椭球形热流调控装置的前提下,对比坐标变换法与中性夹杂法在设计热流调控装置上的迥异之处。通过坐标变换法设计四种热调控装置:热隐身(透明)装置、热集中装置、热扩大装置、热变形装置,继而从理论设计过程和装置效果两方面对比两种方法的区别;最后,考虑到热流调控的实际工程中一般面对多物理场问题,因此在热流调控的基础上综合考虑直流电场,应用中性夹杂研究针对热、电双场的调控问题。通过构建椭圆形热、电双场调控装置,实现同时调控热流和电流的目标。最终经过有限元仿真和实验验证,证明了理论模型的正确性。