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随着微纳尺度传热传质研究不断深入,以微型固体能源动力系统、大气微颗粒污染物输运为背景的微尺度气粒两相流动传热问题逐渐引起学者的高度关注。然而,对于微尺度气粒两相流动传热过程,目前难以通过实验精确揭示气体-颗粒两相交界面动量/能量传递规律,亟需借助数值模拟方法开展相关研究。与传统计算流体力学方法相比,格子Boltzmann方法(LBM)具有介观物理背景,在网格生成、边界处理以及大规模并行计算方面存在明显优势,适用于气粒两相流动传热问题研究。作为一种新型数值方法,LB方法在处理气体-颗粒两相交界面动量/能量非连续现象存在一系列尚待解决的难点问题。本文基于格子Boltzmann方法,对微尺度滑移区气粒两相流动传热问题开展数值模拟研究,旨在实现气体-颗粒两相流动传热问题的高效精准模拟。主要研究内容如下:1.构建了滑移区气粒两相等温/非等温格子Boltzmann模型,针对滑移区气固复杂非连续界面,提出了一种结合插值反弹格式处理曲边界与有限差分格式求解气固界面处非连续宏观物理量的曲边界处理新格式。该格式引入了实际边界与计算网格偏移量,可准确刻画实际物理边界,并实现气体-颗粒两相交界面动量/能量非连续传递精确预测,与现有边界处理格式相比,本文格式在计算精度和适用性方面都具有明显优势。2.基于所构建的滑移区气粒两相多松弛(Multiple Relaxation Time,MRT)LB模型,对不同流场中颗粒运动特性进行了模拟研究,发现在滑移区颗粒表面气体速度滑移导致颗粒在相同运动状态下受气体作用减弱,颗粒运动特性发生明显改变;在对壁面-颗粒作用的研究中,发现滑移区稀薄效应导致气体有效粘度减小,壁面对颗粒作用明显;在滑移区双颗粒DKT(Drafting,Kissing,Tumbling)现象研究中发现,颗粒表面速度滑移效应导致两颗粒拖曳过程增加,两颗粒发生接触现象明显延迟。3.基于上述滑移区气粒两相非等温双分布LB模型,对静止高温微颗粒周围流场和温度场进行了计算分析研究,发现滑移区微颗粒表面气体速度滑移导致颗粒表面边界层中气体动能增加,滞止点后移,颗粒回流区较常规尺度收缩明显;颗粒表面温度跳跃导致颗粒表面热阻增大,气体-颗粒间换热减弱。热对流条件下剪切流颗粒运动过程中,自然对流作用导致颗粒平衡位置向通道壁面偏移明显,微尺度效应可抑制气体对流作用,颗粒平衡位置随Kn数增大逐渐向通道中心偏移。