在过去的二十年间,能源领域广泛关注热光伏发电系统的研究。提高热光伏系统发电效率以及输出功率密度成为研究的关键。在多种新型热光伏发电系统中,超材料(Metamaterial)是一类具备超常物理性质的光学材料,超材料本身具有周期性排列结构,结构单元尺寸精确可控,具有良好辐射光谱控制能力,使其成为近年来制备选择性辐射器的热点材料。本论文利用MATLAB软件,以含有碳化硅包裹钨纳米线超材料辐射器的近场热光伏系统为研究对象,构建合理的微纳尺度传热模型,从瞬态和稳态两个方面去理解结构参数对系统评价指标的影响,为新型超材料近场热光伏系统的设计和优化提供理论基础。本论文的第一章对研究背景与现状作了详细描述;在第二章中,研究了在稳态条件下影响近场热光伏系统评价指标的各项因素。结果显示辐射器-电池间距、辐射器温度、辐射器的厚度、电池的厚度、辐射器填充率等均对系统性能评价指标有着各自不同的影响,在条件允许的情况下,应尽可能减少辐射器-电池间距,提高辐射器温度和填充率,并将辐射器厚度控制在1000nm附近,以提高系统性能。第三章则在前一章物理模型的基础上引入一种单相对流传热装置模型,并着重探讨改进后模型的瞬态性能。结果显示,当辐射器拥有较高的输入功率时,辐射器终温处于理想状态,但电池温度却远超安全工作温度。因此我们分别调节制冷剂流速以及导热系数来降低热光伏电池温度,发现选择高导热系数冷却介质,并让其运行在较低流速下的冷却器设计方案能获得较高的系统输出性能,并保证电池工作在安全温度下。这些结论为设计微型超材料近场热光伏系统中的散热装置提供了重要的理论参考。第四章,总结了本论文的研究内容,并对进一步研究进行了展望。