三维点阵结构是由周期性胞元按照一定规则排列组成的空间有序多孔结构,不仅具有高比强度、高比刚度、高韧性、高能量吸收等优异机械性能,还具备良好的隔热散热、降噪音、阻尼减震、电磁屏蔽等特殊功能,其优异的结构性能使其在航空航天、模具设计、生物医疗等领域拥有广泛的应用前景。论文以异型三维点阵隔热性能优化设计为目标,采用结构设计、数值模拟、物理实验相结合的方法,求解分析异型三维点阵结构热传导、热对流以及热辐射影响的耦合传热问题。研究了Diamond、Gyroid、IW、Tub-Primitive等四类典型异型三维点阵结构的隔热性能差异,分析了相对密度、胞元尺寸对隔热性能的影响规律,基于变密度、渐变胞元尺寸等优化策略,实现了隔热三维点阵结构的优化设计。论文的主要工作如下:（1）研究了基于隐式函数式的异型点阵胞元曲面建模方法、基于MC算法的异型点阵胞元实体化建模方法,实现了Diamond、Gyroid、IW、Tub-Primitive等四类典型异型三维点阵胞元的几何建模。基于温度场有限元分析理论,建立了异型三维点阵结构隔热模型,给出了相关材料热物性参数、初始化及边界条件。（2）基于数值模拟方法,研究了胞元数量效应、胞元构型、相对密度以及胞元尺寸对于异型三维点阵结构隔热性能的影响规律。点阵传热过程中,热传导效率越低、热量损耗越多则下面板温度越低,隔热性能越好。通过对比分析得到了四种异型点阵结构的隔热性能差异,即Diamond>IW>Gyroid>Tub-Primitive;相对密度20%-60%的Diamond点阵结构在考虑热传导、热对流、热辐射条件下隔热效率范围为26.17%-55.29%,随着相对密度的增加,下面板温度也随之升高,隔热性能下降;3.33-10mm胞元点阵在考虑热传导、热对流、热辐射条件下隔热效率范围为47.89%-61.37%,随着胞元尺寸增大,结构表面积减小,散热能力极大降低,下面板温度则随之升高,隔热性能下降。（3）针对异型三维点阵结构隔热性能优化设计需求,提出了基于等效热阻评测的异型三维点阵隔热性能优化设计方法。使用切层积分方法计算胞元的等效热阻表达式,结合等效电阻的串并联计算方法推导出点阵结构的等效热阻,实现了点阵结构隔热性能的预测计算。结合变密度优化设计、渐变胞元尺寸优化设计方法,实现了异型三维点阵结构的隔热性能优化设计,并通过数值模拟分析,以隔热板结构为例验证了两类优化设计方法对点阵结构隔热性能的提升作用。相对于实体结构,变密度、渐变胞元尺寸优化结构的隔热效率分别能提升14.74%和9.98%。（4）为了验证数值分析的结论,设计了一套传热系统,进行了系列传热实验,通过实验得出的数据和仿真相比较,验证了异型三维点阵结构形态对其隔热性能的影响规律。