传热结构的设计一般是通过热力学计算或者工程经验设计的,然而不足之处在于不同的拓扑形式散热效果不尽相同,对复杂结构的散热设计存在局限性,所以如何设计出最佳的散热结构是一个重要的课题。传热结构散热设计一方面通过拓扑优化设计使高导热材料合理分布,来达到散热的目的,并降低材料的使用量,从而降低成本;另一方面可以利用利用流固共轭传热设计冷却流道,即通过流体流动高效的热交换来带走热量。通过材料内流道中的冷却流体与固体材料直接接触,通过流体流动带走固体材料的热量,称为共轭传热。流固共轭传热结构拓扑优化是提高散热效率同时实现结构轻质化的有效方法。随着理论水平和计算机计算效率的提高,流固共轭传热优化问题受到许多科研工作者和工程师的关注。在流固共轭传热结构中,换热效果不仅取决于流道内流体与固体材料的热属性,还会受到流道形状、流动速度等流动特性的影响。因此,针对不同的流体流动方式（层流,湍流）和流固材料属性的不同来设计流道,达到相应的效果是必要的。本文基于变密度法,针对不同的热源形式,以平均温度、平均温度梯度最小为优化目标,进行固体材料散热结构优化设计;把变密度法引入流体拓扑优化,以N-S方程描述的层流流体能量耗散最小为优化目标,实现流道设计;基于层流共轭传热,引入Brinkman模型,针对不同入口速度及体积分数实现N-S流流道优化设计;为进一步设计复杂流道,提高冷却效果,引入了达西流共轭传热模型,并就近似代替复杂湍流模型进行传热优化的可行性进行了验证。并利用达西流共轭传热模型进行流道拓扑优化,得到流道分支更为发散的并具有良好散热性能的流道结构。提取优化流道结构,并建立同等体积分数直流道,在相同工况下计算流场与温度场。结果表明,达西流优化流道具有更好的冷却效果,且流动损失更小。