在航空航天、电子等领域,散热结构被广泛使用,以保障器件的工作性能和使用寿命。拓扑优化方法因具有较高的设计自由度,可针对给定的设计空间,优化材料分布,以获得较好的散热效果,而广泛用于散热结构构型设计。本文针对稳态热传导问题,开展了复合热载荷作用下（即同时考虑设计相关和设计无关的热载荷作用）热传导结构拓扑优化方法的研究,主要工作如下:首先,开展了复合热载荷下单材料热传导结构拓扑优化设计。分别以散热柔度、平均温度、最高温度和温度方差为目标函数,构建了单材料热传导结构拓扑优化模型,开展了复合热载荷下单材料拓扑优化问题灵敏度分析。分别考虑设计相关热载荷、设计无关热载荷和复合热载荷三种工况,结合数值算例,实现了不同目标函数下单材料热传导结构拓扑优化设计。其次,开展了复合热载荷下多材料热传导结构拓扑优化设计。建立了多材料插值模型,采用交替活动相算法,将多材料拓扑优化问题转化为多个两相材料优化问题,开展了复合热载荷下多材料拓扑优化问题灵敏度分析。分别考虑设计相关热载荷、设计无关热载荷和复合热载荷三种工况,结合数值算例,实现了不同目标函数下多材料热传导结构拓扑优化设计,分析了设计相关与设计无关载荷对不同材料分布的影响。然后,开展了复合热载荷下考虑热源组件布局的热传导结构拓扑优化设计。采用水平集函数描述热源组件,基于Heaviside函数获得热源组件密度场,优化过程中无需对移动热源组件进行网格重划分。以散热柔度为目标函数,任一热源组件与其他热源组件、设计域边界和热传导结构不重叠为约束函数,建立了热传导结构和热源组件的密度场与热传导系数之间的插值函数,构建了考虑热源组件布局的热传导结构拓扑优化模型。结合数值算例,验证了所采用方法的可行性和有效性。最后,总结了本文主要内容和创新点,并对未来研究工作进行了展望。