相变储热是通过相变材料发生相变时的潜热吸收和释放热量,能够将暂时不用的余热、废热储存起来,等需要时在特定的时间和地点释放,解决能源供应在时间和空间上的不匹配问题,提高能源利用效率。然而相变材料的导热系数普遍较低,降低了储热效率,限制了其在工程实际中的应用。针对这一问题,本文以石蜡作为相变材料,以泡沫铜为金属骨架,通过实验和数值模拟研究了泡沫金属复合相变材料的储热特性。在实验方面,通过真空浸渍法制备了泡沫铜/石蜡复合相变材料,设计搭建了复合相变材料储热可视化实验台,分析了复合材料熔化过程中相变界面的演变情况。在数值模拟方面,建立了泡沫金属的孔隙尺度模型,分析研究了泡沫金属的孔隙结构、孔隙率、金属材质以及复合材料应用时的环境温度、热源温度对泡沫金属复合相变材料储热性能的影响。同时,针对均匀孔隙率复合材料储热过程中储热密度和储热速率不匹配的问题,建立了梯级孔隙率复合材料模型,研究了孔隙率分布、孔隙率级数和孔隙率梯度对复合材料储热性能的影响,根据梯级复合材料的传热特性,建立了理想梯级复合材料模型,为进一步强化泡沫金属复合相变材料的储热性能提供参考。研究得到了如下结论:（1）泡沫金属的加入可以有效提高复合相变材料的熔化速度,实验结果表明泡沫铜/石蜡复合相变材料的完全熔化时间较纯石蜡缩短了31%;同时发现泡沫铜会减弱石蜡的自然对流强度,相变界面基本保持与加热面平行状态直至熔化结束,重力方向上的温度差值更小。（2）泡沫金属的孔隙结构会对复合材料的储热性能产生重要影响,泡沫金属的分布更加分散、比表面积更大,强化效果更明显,复合材料的储热速率和温度均匀性更好。（3）泡沫金属的孔隙率和金属材质均会对复合材料的储热性能产生影响,泡沫金属的孔隙率越低,复合材料的储热速率越高,但储热密度会下降,研究发现当泡沫金属孔隙率由92%降低至80%时,储热速率会提高164.9%,而储热密度则下降了44.34%。而泡沫金属材料自身的导热系数越高,复合材料的熔化速度也越快,与泡沫铝复合材料相比,泡沫铜复合材料的完全熔化时间缩短了42.7%。（4）复合材料应用时的环境温度和热源温度均会影响复合材料的储热性能,环境温度越高,熔化速度越快,温度均匀性越好;热源温度越高,储热速率越好,但温度均匀性较差。（5）负梯度孔隙率复合材料的储热性能优于均匀孔隙率复合材料和正梯度孔隙率复合材料,与均匀孔隙率相比,采用负梯度孔隙率复合材料的储热速率提高了8.5%。而随着孔隙率梯度和级数的增加,对复合材料的储热性能的强化效果会先增强后减弱,在梯级泡沫金属复合相变材料的应用中存在最佳的梯度大小和级数。（6）在构建泡沫金属复合相变材料的结构时,将泡沫金属重点分布在热流方向上能够有效强化热量在金属脉络中的传递,加速复合材料的熔化速度,得到更高的储热性能,与面心立方结构相比,将金属布置在热流方向时的储热速率提高了140.9%。