太阳光泵浦激光器是将太阳光直接转化为激光的装置，具有能量转换环节少、效率高、结构简单可靠、性能稳定以及无污染等优点。对应用于空间环境（4 K）的全固态太阳光泵浦激光器进行了建模，并对泵浦太阳光收集阶段进行了热效应分析。先后考虑两种安装底座和四种太阳光线偏转情况，运用ANSYS Workbench^@热分析软件分别进行了稳态热分析。针对第一种情况得到的可行性验证，提出了下一步的改进优化意见，并初步设想进行实际模型搭建和测试。针对第二种不可行情况，提出了几种可能的改进措施，并对未来的工作进行了展望。该研究为太阳光泵浦激光器在空间环境中的实际应用提供了一种全新的、采用全固态传导冷却方式温控系统的可行方案，为未来空间太阳光泵浦激光器能够得到实际应用提供了研究资料。

中国散裂中子源（CSNS）靶站质子束窗位于环到靶站输运线（RTBT）与靶站交接面，起到隔离加速器高真空和靶站氦气环境的作用。随着束流功率提高，目前质子束窗单层膜结构形式已无法满足CSNS-II 500 kW的高功率需求，因此开展CSNS-II质子束窗研制，设计出双层膜中间通水的冷却结构，完成质子束窗双层膜的薄膜半径、薄膜厚度、水冷槽长度与宽度、对流换热系数等各参数对质子束窗温升与热应力的影响分析。通过冷却水需求分析得出，冷却水流速需大于15 L/min。通过质子束窗主体的流固耦合分析，消除箱体内部死水区域。最终优化后质子束窗薄膜位置最高温度47.8 ℃，薄膜位置最高热应力30.758 MPa。通过FLUKA软件对质子束窗材料的辐照损伤性能进行分析，在每年5000 h工作时长、500 kW高功率束流的辐照下，辐照损伤DPA计算值为1.285 DPA，质子束窗的安全使用寿命在7年以上。

探测器阵列靶是测量激光光斑分布的常用设备, 在高功率激光长时间辐照下阵列靶的取样面板需要更高的抗损伤能力。为了提高取样面板的抗损伤能力，从热设计角度出发，基于Ansys Workbench有限元分析软件，比较了不同厚度、不同热管排布方式以及不同界面传热系数下, 防护取样面板在高功率激光长时间辐照下的温度场和热应力。分析结果表明，添加十字热管排布后，在激光辐照120 s时，6 mm厚度的取样面板耐受峰值功率密度从1470.9 W·cm^-2提高至3632.1 W·cm^-2。该仿真分析为阵列靶防护取样面板的设计提供了有效的理论和数据支持。

基于140 GHz兆瓦级回旋振荡器电子枪设计和研制，利用ANSYS热分析软件，建立相应的磁控注入电子枪模型，分析电子枪工作时阴极温度均匀性及热形变，尝试通过相关几何和电参数的调整，在改善阴极温度均匀性的基础上，尽可能消除热形变对电子轨迹质量的影响。通过对比相同加热功率下阴极发射带的实测温度及仿真温度，评价了仿真模型及结果的合理性，为阴极组件的实际设计提供了参考数据。

为实现真空100 K低温环境中的红外设备测试，设计了一种离轴三反式的准直系统。该系统采用无热化设计，整机结构选用SiC材料，在镜体与支撑结构连接处采用C形开口胀销作为柔性结构，补偿连接结构的低温变形。系统整体除反射镜外，其余部分全部包裹在低温辐射冷板内。低热导绝热支撑结构在热传导链中起热屏蔽作用，实现系统的绝热支撑和快速制冷。在100 K低温环境下对单镜进行仿真分析，主、次、三镜的面形误差均小于λ/50；整机分析得到主、次、三镜的面形误差均不大于λ/30。常温下系统各个视场波前差在λ/14~λ/8内，低温下系统视场波前差在λ/8~λ/7内，根据瑞利判据可认为波面无缺陷。当λ=632.8 nm时，常温下系统在50 lp/mm频率的调制传递函数（Modulation Transfer Function，MTF）大于0.7；低温下的MTF大于0.6，满足系统在50 lp/mm MTF大于0.6的使用要求。仿真结果表明，准直系统可以在100 K真空环境中稳定输出平行光，满足低温红外设备的测试需求。在快速辐射制冷材料级实验中，历经18 h，温度稳定在130 K；历经30 h，SiC镜坯温度稳定在110 K。该实验验证了SiC反射镜快速辐射制冷的可行性。

针对目前紫外光谱仪热工况优化研究缺乏的问题，该文设计出一款探测范围为200 nm～450 nm、全波段分辨率不低于0.2 nm的罗兰圆光谱仪，并耦合光、热、结构模拟对其光室热工况开展优化研究。热仿真结果表明：在无加热、无入口风速下光谱仪底座温度、温差随时间不断增加，难以达到热平衡；优化光室入口风速，发现当入口风速为0.8 m/s时，整体温度降至36.103 ℃～39.859 ℃；基于光学器件间的热变形量的计算，光学器件截距总热变形量为0.203 mm；优化加热方式，发现顶层式加热方式最佳，整体温度降至34.241 ℃～36.139 ℃，光学器件截距总热变形量降至0.122 mm。对此进行光学仿真，结果表明，优化工况后的罗兰圆光谱仪工作热变形后可清晰分辨出两束波长相差0.2 nm的光束。

为了保证应用平台在轨任务期间的星敏感器正常工作，需要对其进行热设计。结合微型星敏感器组件的空间环境外热流、安装布局以及工作模式等条件，在热分析优化的流程上考虑了光机热等多种因素影响，设计了微型星敏感器组件的热控方案。该热控方案提出采用主动电加热以及遮光罩与星敏本体均温化的设计思路，解决了微型星敏感器组件在轨期间的空间热环境复杂、温度控制要求高、散热途径受限于安装结构等问题，保障了微型星敏感器组件有效、可靠的工作。建立了I-DEAS /TMG 有限元分析模型，开展了高、低温工况下的星敏感器组件的热控仿真，分析了星敏感器组件的温度分布以及均匀性等仿真结果，最后进行了地面试验，验证了热控方案的正确性，满足星敏感器组件热设计要求。文中工作可为后续在轨平台的微型星敏热设计提供参考。