多孔保温材料在与外界环境进行热量传递的过程中,热量传递的方式主要有对流换热和热传导两种,两种传热方式会受到质热传递的影响,从而影响保温材料的保温隔热性能。对于多孔材料的热量传递过程来说,多孔材料孔隙通道的大小和分布情况,以及孔隙通道中气相或者湿相的含量会在很大程度上影响多孔材料的热量传递。此外,孔隙通道粗糙表面也会影响多孔材料与外界环境的热量传递。因此,要想清晰地分析多孔材料与外界环境的热量传递过程,就需要分析多孔材料内部孔隙通道结构和质热耦合传递过程。多孔材料内部孔隙通道和粗糙表面难以通过传统的方法进行描述,所以本文通过分形理论对多孔材料内部孔隙通道进行了描述,并且建立孔隙通道粗糙表面模型,对多孔材料内部的质热耦合传递过程进行了研究,主要内容如下:通过相对粗糙度和形状因子两个参数描述了粗糙表面中粗糙元的大小和分布密度。并且结合分形理论,在渗流过程中分析了孔隙通道壁面区域流体由于粗糙表面引起的速度弥散损失,推导出壁面区域的弥散速度和渗流系数的表达式。结果表明,相对粗糙度对渗流的影响大于形状因子。建立了多孔材料的对流换热耦合分形模型,分析了粗糙表面孔隙通道内部压强差与粗糙元之间的关系。在考虑孔隙通道结构和粗糙表面的情况下,分析了多孔材料中渗流与对流换热间的质热耦合传递过程,推导出粗糙表面孔隙通道的渗流系数与对流换热系数的表达式。结果表明,渗流系数与面积分形维度数、分布密度呈正相关,与迂曲分形维度数和粗糙度呈负相关;对流换热系数与渗流系数、粗糙度和分布密度呈正相关,与面积分形维度数和迂曲分形维度数呈负相关。通过仿真构建了孔隙通道三维粗糙表面,模拟了含湿非饱和粗糙表面孔隙通道中流体的环状渗流过程,推导出含有饱和度和相对粗糙度的环状渗流系数表达式。结果表明,渗流系数与面积分形维度数、含湿饱和度呈正相关,与相对粗糙度和迂曲分形维度数呈负相关。此外,相变引起的气体膨胀压强差对渗流过程也有着重要影响。建立了含湿非饱和多孔材料的热传导耦合分形模型,对多孔材料内的气-湿-固相各自的热传导和彼此之间的对流换热过程进行了分析。讨论了渗流和湿相相变过程对质热耦合传递过程的影响,推导出质热耦合传递下的等效导热系数。结果表明,耦合等效导热系数与渗流系数和相变量呈正相关,与相对粗糙度呈负相关。