储热技术是解决热能在时空上供需不匹配问题的关键手段,其中的相变储热技术具备储热密度大、运行温度基本恒定、安全可靠等优势,因而具有广阔的应用前景。为进一步推进相变储热技术的工程化应用,强化相变储热单元的传热效果十分必要。其中,对相变储热单元的结构进行优化是重点研究内容之一。特别是随着拓扑优化理论的发展,一些学者对相变储热单元中的肋片结构进行了拓扑优化,获得了自由度更高的肋片结构,并验证了这些结构具有更优的传热效果。受到上述研究的启发,本文将拓扑优化方法应用于相变储热单元内的传热流道优化中。基于材料属性插值函数,将阻流系数与单元域的设计变量相关联,通过对设计域材料局部渗透性的控制,进而控制固体域与流体域的分布;从传热最优与流动耗散功最小两个方面构建经典的二元优化目标函数,并赋予两方面各自的权重系数,以移动渐近线（MMA）算法为优化算法,探究了不同权重系数比对流道拓扑构型的影响规律。研究发现,在仅考虑流动的耗散功最小而不考虑传热效果的情况下,拓扑结果显示的流动为从进口到出口的直线流动,所形成的流道结构也就是工程实践中最常使用的直管式流道。随着传热效果所占的优化比重分数越来越大,所得到的流道结构变得越来越弯折,并逐渐出现了一些分叉小流道。这说明传热效果的提升是以流动耗散功的增大为代价的。本文对拓扑优化所得到的流道进行了几何重构,对重构后的相变储热单元的放热过程进行了瞬态数值模拟,并对比分析了相同条件下的三种带肋片直流道的放热过程,研究发现,二者均是通过增大热接触周线来强化传热的,也进一步验证了流道在传热与流动两方面的博弈关系。本文采用铣削工艺加工了流道模型,分别测试了带流道的相变储热单元模型在放热过程中的温度曲线以及稳定状态下进出口压降随流速的变化曲线,并对测试结果与数值模拟结果间的误差进行了分析。