热分析与热设计是军工装备、航空航天、电子芯片等多个高科技领域的关键核心技术,其主要目的就是将热分析目标的温度控制在所要求的范围内。目前已提出的热分析理论主要针对内部结构和热物性参数已知的目标,而对内部结构和热物性参数未知的黑箱目标,如何对其进行温度场建模的研究还很欠缺。针对这一问题,建立了一种针对黑箱目标表面温度场建模的热分析理论——热响应函数理论,所定义的热响应函数为黑箱目标的可测量物理量,并对提出的这一理论分别进行了数值验证和初步的实验验证。通过严格的数学推导,建立了一种对黑箱目标表面温度场建模的理论——热响应函数理论。该理论能够通过实验采集黑箱目标对于外部施加激励热流产生的热响应函数,实现对一个黑箱目标的表面温度场热分析。该理论给出了黑箱目标热响应函数理论的基本形式,在该基本形式的基础上,本文根据激励热流形式的不同,研究了热响应函数理论的径向基函数形式和方波形式。对所提出的热响应函数理论的径向基函数形式和方波形式完成了数值验证。对于黑箱目标,使用激励热流获取目标的热响应函数,然后采用热响应函数理论计算出目标温度场（T*）;在黑箱目标的内部结构和物性“已知”的情况下,使用有限体积法求解出的温度场（T*）。对比验证两种方法在不同外热流边界条件时求解出的温度场T*和T*。数值验证表明,本文提出的热响应函数理论能够在一定的误差范围内,实现对黑箱目标的有效热分析。对所提出的热响应函数理论的方波形式完成了初步实验验证。设计了热响应函数实验,测得实验用黑箱目标的热响应函数。基于实验测得的热响应函数,计算出黑箱目标在实验中给定的“任意”外热流下的温度（T）;黑箱目标在实验中给定的“任意”外热流下,实验实测温度记为（mT）,对比验证T和mT。实验结果表明:所设计的热响应函数实验,对采集黑箱目标在激励热流下的热响应函数具有一定的可行性;使用本文提出的热响应函数理论并结合本文设计的实验方案所获取的热响应函数,初步证明该方案对黑箱目标进行表面热分析具有一定的可行性。