随着工业科技的日益发展,各向异性材料或结构广泛应用于航空航天、化工冶金、建筑保温等领域,其传热性能的优劣将会影响器件及系统的强度和寿命。各向异性导热系数作为评估此类材料的传热性能的重要参数,研究其测量方法与装置技术,具有重要科学意义和应用价值。本研究针对各向异性导热材料,建立二维轴对称瞬态各向异性传热模型,获取了测试样件的表面温度数据;采用有限元方法和粒子群优化算法,建立了激光加热下材料各向导热系数的反演辨识模型,形成一种基于激光热源激励的各向异性热导系数瞬态测试方案。验证了正问题的数值计算方法的正确性,分析了反演辨识方法的敏感性和可行性。研究结果表明测试样件的初始温度场均匀性与表面发射率对反演精度的影响较大,对初始温度场修正后,可降低导热系数的反演辨识误差。针对典型各向异性材料或结构的激光加热瞬态传热过程进行了分析,讨论了不同激光加热时长、光斑半径、激光功率及试样厚度等参数对其表面温升的影响,相关结果指导了测试激光参数的选择。对低热导率材料应保持较低的激光功率及较薄的试样厚度,而高热导率材料反之;当测试环境温度改变时,需要对激光参数进行调整。并对侧壁开孔型蜂窝结构,分析了开孔形状、开孔参数、孔排布形式等结构参数对其厚度方向等效导热系数的影响,拟合得到了等效导热系数的计算关联式,讨论了激光加热时长及功率对其表面温升的影响。以上述测试理论为基础,完成了高低温各向异性材料导热系数测试系统的设计,包括加热/冷却系统、真空系统、测量系统和数据采集系统测试系统。进一步,对测试段的两种结构、三种加热/冷却方式、两种进气方式进行了讨论分析。确定了试样安装结构,根据测试环境选定了主要设备及测试仪器。