磁热对流（Magneto-Thermal Convection,MTC）是指在洛伦兹力和浮升力作用下流体发生的流动和能量传递过程,在当今的工程应用中具有很高的研究价值,磁热对流问题涉及磁场、温度场和流场之间的复杂耦合关系,而Lattice Boltzmann Method（LBM）在处理多物理场之间的耦合关系以及对复杂边界条件的处理两方面都具有极大的优势,本文通过非正交MRT-LB（non-orthogonal Multiple-Relaxation-Time Lattice Boltzmann）方法对磁场作用下I形、凸形及方形三种异形腔内的磁热对流问题开展了相应的数值模拟研究,将相应的宏观控制方程进行了无量纲化处理,建立了各物理场在介观层面的LB模型,通过改变Ha数,磁场倾斜角,Ra数,Da数等控制参数,研究了三种异形腔内的磁热对流问题。首先,通过非正交MRT-LB方法对一个磁场作用下的I形换热器内的磁热对流问题展开了研究,I形换热器的内部充满了MWCNT-Fe3O4/H2O混合纳米流体,腔体内部同时存在3根冷管和3根热管。针对不同的Ra数、Ha数、磁场倾斜角,冷热管布置方式以及孔隙率和Da数对流动换热的影响进行了数值模拟。结果显示:磁场的存在将会抑制腔内流体对流换热过程的展开,Ha数越大,其内部冷热管的换热效率越低,而对不同的Case来说,Case2在各Ha数下均表现出较好的换热性能;随着磁场倾斜角θ的增加,洛伦兹力对浮升力的影响逐渐减弱,促进了腔内流体展开对流,腔内的换热水平得到提升,当θ=π/2时,洛伦兹力对浮力的影响消失,冷热管的平均Nu数均达到峰值水平。除此之外,随着Ra数,Da数和孔隙率ε的增加,冷热管的平均Nu数都将得到提升。其次,采用具有多弛豫时间的非正交MRT-LB方法对一个凸形换热器内的磁热对流问题展开分析,换热器内置五根冷管与热管,分别考虑了6种Case下冷管与热管的换热水平与Ha数和磁场倾斜角之间的关系,并给出了增强系数的定义,结果显示:随着Ha数的增大,腔内的对流换热过程被抑制,冷热管的换热效率大大降低,而在其6种不同的布置方式中,Case4-1和Case4-6在不同的Ha数下均表现出更优的换热性能,具有更高的增强系数,从而针对Case4-1与Case4-6,进一步分析了Ra数、Da数和孔隙率对腔内磁热对流的影响。结果发现:Ra数对腔内换热水平的影响显著,当Ra=10~5时,Ra数的增加能够起到明显的强化换热作用;与Da数相比,多孔介质孔隙率的增加始终能够对冷热管的换热水平起到提升作用,而只有在Da≤10-4时Da数的增加才能够起到明显的提升作用。磁场倾斜角对Case4-1～Case4-6的影响不尽相同,当凸形换热器处于高Ra数时,从稳定性的角度来看,Case4-6和Case4-4分别是最好的热管布置方式和冷管布置方式。且对于Case4-1、Case4-2、Case4-4和Case4-5来说,冷热管的峰值Nu数都出现在θ=?/2附近,对于其余Case来说峰值Nu数出现在θ=3?/4附近。值得注意的是,当凸形换热器处于低Ra数时,腔内流体的能量传输机制以热传导为主,磁场倾斜角的变化对换热性能的影响极小,平均Nu数的变化基本维持在一条水平线附近。最后,对磁场作用下的方腔顶盖驱动流开展了进一步的研究,主要分析了在不同的Ha数、磁场倾斜角以及边界条件下方腔内磁流体的流动与换热特性。结果显示:对于方腔内混合对流来说,低温边界条件的不同对流体的流动形式影响不大,而Ha数的变化对流体的流动与换热依旧有着巨大的影响,与磁场作用下的自然对流不同,方腔内的磁流体受到磁场力,浮力和剪切力的共同作用,混合对流中热源的平均Nu数在Ha=30时存在峰值,当Ha＞30时,随着Ha数的增加,平均Nu数不断减小;磁场倾斜角与平均Nu数之间的关系与自然对流同样有所不同,当磁场倾斜角变化时,从热源换热效率最大化的角度来看,Case5-3的边界布置方式相较于Case5-1和Case5-2是更好的选择,其内热源在不同Ha数和不同磁场倾斜角θ下均表现出较好的换热水平。而从稳定性的角度来看,Case5-1的稳定性最好,当Ha=50时,热源平均Nu数的相对变化率为17.90%,当Ha=100时为17.45%,且所有Case的稳定性都随着Ha数的增大而有所提升。此外,对于Case5-1～Case5-3来说,其热源的峰值Nu数都出现在θ=?/6附近。总的来说,本文研究了不同工况下的三种异形腔内的磁热对流问题,通过流线和等温线的变化深入探讨了不同控制参数对腔内换热水平的影响,并考虑了不同的冷热管布置方式对腔内流动换热情况的影响,得出了不同工况下的最优解,对异形腔内的磁热对流研究起到了积极的推动作用。