核反应堆精细中子输运-传热-流动（Neutron Transport-Thermal-Hydraulics,NTH）耦合计算是先进反应堆数值模拟的研究重点之一,涉及中子物理、流体力学以及传热学等多学科交叉。由于中子输运模拟的复杂性以及不同物理过程之间的差异性,堆芯内部耦合NTH过程的精细模拟仍需深入研究。本文基于实现简单,具有强并行性和多场耦合优势的格子Boltzmann（Lattice Boltzmann,LB）方法,发展了中子输运高精度LB模型,建立了中子输运LB模型的自适应、非结构网格以及大规模GPU并行加速方法,并在此基础上构建了NTH模拟的统一LB框架。建立了中子输运高精度LB模型并编制了相应的计算程序。针对中子输运SN方程、SP3方程以及中子扩散方程,建立了高精度LB模型。通过高阶Chapman-Enskog展开建立了高精度中子扩散LB模型,在不明显提高计算复杂度的前提下有效提高计算精度;采用耦合双分布LB模型通过高阶Chapman-Enskog展开建立了中子输运SP3方程高精度LB模型,保持了标准LB模型所有优势并有效提高计算精度;从离散速度Boltzmann方程出发,建立了中子输运SN方程有限差分LB模型,提高了准确性和稳定性。数值结果表明,以上高精度LB模型具有比标准LBM更高的精度和稳定性,同时对多维非均匀堆芯以及时空动力学问题具有较高的精度和良好的适应性。将中子输运LB模型发展到自适应网格和非规则网格条件,建立了中子输运自适应网格和非结构网格LB模型并编制了相应的计算程序。针对先进反应堆内部复杂中子分布,发展了自适应调整网格分布同时网格之间关系明确的迁移流分块自适应网格优化（Streaming-Based Block-Structured Adaptive-Mesh-Refinement,SSAMR）中子输运LB模型。消除了传统自适应网格技术的复杂树状数据结构,并克服了多块网格技术灵活性差的问题。为提高复杂堆芯几何适应性,发展了非结构网格有限体积中子输运LB模型,能灵活模拟复杂几何中子输运问题。模拟结果表明,基于SSAMR的中子输运LB模型能准确模拟多群中子输运问题,同时能灵活而简单地自适应调整网格结构;非结构网格中子输运LB模型能准确而灵活地适用于不同几何堆芯结构。对中子输运LB模型开展了并行加速技术研究,建立了GPU并行加速的中子输运LBM技术并编制了相应的计算程序。针对精细反应堆数值模拟耗时长的特点,发展了GPU集群并行加速的中子输运LB模型。由于中子输运LB计算简单且局部性强,极适合于GPU多线程并行加速计算。针对中子输运SN方程的角度离散特性,发展了空间-角度二级并行的GPU加速中子输运SN方程LB模型。结果表明,GPU并行加速中子输运LB模型能有效提高计算效率,同时空间-角度二级并行加速能进一步提高中子输运SN方程LB模型的计算速度。在以上研究的基础上,针对反应堆堆芯多物理耦合条件,建立了中子输运-传热-流动耦合LB计算框架并编制了多物理耦合LB计算程序。在中子输运LB数值计算方法的基础上,耦合传热、流动计算过程,建立了细致求解反应堆核、热、流耦合过程的统一LB框架lbm NTH。将中子输运SN、SP3以及扩散方程等三种常用中子输运控制方程,导热及对流换热等传热形式,以及Navier-Stokes和LES方程等流动控制方程统一到LB框架下进行求解,并在统一的数据结构及离散格式下考虑其耦合关系。为适用于液态核燃料堆芯,基于有限Boltzmann形式发展了液态燃料缓发中子先驱核守恒LB模型。数值结果表明,lbm NTH框架可以灵活而准确地模拟耦合NTH过程;小尺度条件下中子输运SP3近似比中子扩散近似能更准确地模拟中子输运过程;温度反馈在高温条件下有很强的作用;提高慢化剂流速能有效改善传热并展平温度分布,有利于堆芯安全稳定运行。综上,为实现核反应堆内中子输运过程与传热、流动过程的耦合求解,本文建立了中子输运过程高精度LB数值模拟方法,并在统一LB框架下实现了中子输运、传热、流动过程耦合模拟。本文工作是工程热物理理论在核工程领域的有效应用和拓展,可以为反应堆多物理耦合研究及大规模工程应用提供一种新的思路。