第一壁材料部件是托卡马克聚变装置中的重要部件之一,在工作中需要承受很高的热负荷和离子流,而其中偏滤器区域是第一壁部件中所受热载荷最大的地方,为保证可靠性,在装置如ITER, EAST中,第一壁部件采用了离散模块化设计。组成偏滤器的各个瓦块之间以及各个模块之间均存在缝隙和安装偏差,导致了在缝隙边缘处迎等离子侧产生了局部过热,对于钨材料而言,这种效应造成的后果更为严重。为了缓解局部过热需要对瓦块表面形状进行设计优化。本文针对EAST的设计运行参数,设计了对称倒角,不对称倒角,样条线表面三种瓦块的表面形状,通过均匀抽样进行数值试验设计,运用有限元软件ANSYS建立模型计算温度分布,采用DACE程序包中的Kriging插值方法对计算的结果进行整理,找出温度最低的设计参数。在200MW/m2的平行热流作用下,结果表明,从温度,计算复杂性,热应力方面考虑,采用单边倒角的方案(19.45×0.86mm)是最佳的。对称的设计方案由于最高温度偏高,在粒子流不发生环向反转时可以不采用。在优化的基础上,计算了强化对流换热的影响,采用旋流片管可以将优化后的单边倒角的最高温度从2084℃降低到1500℃。本文还对偏滤器模块进行了初步的优化。此外,本文对EAST装置2015年实验H窗口观察到的红外图像数据进行了总结和整理。结果表明,采用倒角的瓦块可以屏蔽掉一部分离子流,从而达到保护瓦块缝隙边缘的作用,等离子体接触面积对温度的分布有很大的影响,等离子体阴影区域的温度和等离子体接触区域的温度在长脉冲放电时变得十分大,远大于短脉冲时的情形,这说明偏滤器表面形状和加工安装误差对热流沉积影响显著。