根据构形理论体—点导热模型，对均匀内热源单点冷却控制体进行构形优化。介绍构形理论在导热问题中的研究应用，并在已有文献基础上，结合经过优化的变断面导热通道，以矩形单元体为基础，按从内部小结构到外部大结构的过程，对所给控制体进行向外构形优化。然后，从控制体总体结构开始进一步对其进行向内构形优化，在给定相同参数条件下，分析比较各级最佳构形体的热阻大小，得到完整的解析解；确定构成各级高级构形体所需的低一级构形体的最佳数目；求出控制体热阻最小时的最优构形级数。向内构形优化的结果表明，增加控制体内部复杂程度并不总能降低其热阻，而是存在最佳的构造级数，使热阻达到最小。

考虑热阻损失、压缩机与膨胀机的内损失及管路系统的压力损失,研究一个比较接近实际装置的回热式变温热源空气制冷循环,得出了循环容积制冷率制冷系数的解析关系式.由数值计算分析了压比、热导率分配以及工质与热源间的热容率匹配等参数对容积制冷率的影响.

以制冷率密度为热力学优化目标,分析了不可逆简单空气制冷循环的性能,导出了制冷率密度性能系数解析关系式,并由数值计算分析了压比、热导率分配等参数对制冷率密度的影响特点.

采用制冷率密度这一新的性能参数作为热力学优化目标,用有限时间热力学的方法,分析了回热式空气制冷循环的性能,得到了普适的解析关系式,并由数值计算分析了压比、热导率分配、压缩机和膨胀机的效率等参数对制冷率密度的影响特点.

以制冷率密度为热力学优化目标,分析了变温热源条件下内可逆空气制冷循环的性能,导出了解析关系式,并由数值计算分析了压比、热导率分配以及工质和热源间热容率匹配对制冷率密度的影响特点.