随着各类电力电子产品日益小型化,散热元器件趋向于紧凑、轻便和高效,受空间约束而形状各异。如何在紧凑的空间约束下,实现各类散热功能结构的设计创新与功能优化,是工业领域亟待解决的关键问题。三周期极小化曲面（TPMS）理论的发展,为以细观孔隙替代实体结构,实现产品形性统一提供了几何基础。TPMS在理论上可将任意形状的三维设计域分割为光滑连续的冷热两相流通道;通过对TPMS单元胞的调控与拼接设计,可以构造灵活多样的微通道拓扑网络,可为相关功能结构的创新设计提供新的技术方法。针对紧凑空间下散热功能结构的异形设计问题,本文提出了一种异形约束下的TPMS孔隙通道构型设计方法。该方法将共形映射方法与TPMS隐式函数相结合,可构造TPMS异形孔隙单元;通过处理单元边界情况来拼接多个TPMS单元,实现具有G0与G1连续的TPMS孔隙结构;将多种异形设计约束、TPMS设计方法相结合,可构造外形与孔隙可控的TPMS孔隙结构。本文的主要研究内容如下:（1）提出了异形边界TPMS孔隙单元建模方法。采用共形映射方法将异形约束映射于二维平面,采取简单网格划分后逆映射回原三维空间,对网格点进行采样。将采样点与TPMS隐式函数结合构造TPMS异形孔隙单元。其相较于形函数生成的异形孔隙单元具有更好的边界适应性。（2）研究了TPMS单元的孔隙表征。将异形边界看作为具有主曲率1k、k2的单位曲面,通过不断改变1k、k2数值得到新的组合生成异形边界。基于这些异形边界生成TPMS孔隙单元,计算TPMS单元表征参数数值。通过分析异形边界的主曲率1k、k2与四种TPMS单元表征参数的关系,得到了两者之间变化的趋势。（3）实现了G0与G1连续的TPMS孔隙单元拼接方法。基于异形边界TPMS孔隙单元建模方法,通过处理单元边界情况来拼接多个TPMS单元,从而达到一定的连续性。采用局部法向量与全局指导方向作为顶部TPMS的生成方向,一定程度上减少了模型自相交现象的发生,从而提升了TPMS模型建模质量。将TPMS孔隙单元拼接方法与多种异形设计约束、TPMS设计方法结合,提升了TPMS孔隙单元拼接方法的外形与孔隙设计能力。（4）基于TPMS孔隙单元拼接方法,构建了不同形态的TPMS换热通道模型,并展开了其散热性能仿真实验研究。基于G1连续的TPMS孔隙单元拼接方法,获得了S型与Z型外形的TPMS换热器模型。与平面条件下的TPMS换热器模型一起进行了流体仿真实验。从仿真结果可知,散热器外形的改变会影响其温度、压降与速度的分布,从而影响其散热功能。表明了异形约束下TPMS孔隙通道的设计方法具有实际应用的潜力,能够通过改变散热器外形来提升散热效率。实验得出了在相同外界条件下,Z型外形的TPMS换热器的换热效率最高。