本文采用格子Boltzmann方法对具有广泛工程应用背景的圆形空间内的自然对流传热进行了数值模拟,探讨了其中的流动和传热规律及其振荡、分岔等非线性特性。数值模拟采用了两种几何模型:两个同心圆构成的圆(环)形空间和内部圆开缝的两同心圆构成的圆形空间,其中后者是从发电厂采用的离相封闭电流母线强化换热问题抽象出来的模型。由于参数变化时这种圆形空间内自然对流传热表现出复杂的流型转变和解的振荡、分岔等丰富的非线性特性,采用近年发展起来的一种具有介观特性的新的数值方法格子Boltzmann方法研究其中的规律,无论对传热学理论研究还是工程实践,都具有重要的价值。本文的工作分为以下几个方面。首先,采用格子Boltzmann方法对两同心圆构成的环形空间自然对流进行模拟,分析Ra、Pr、径向比几个参数变化对模型中流动和换热的影响。结果表明,随着Ra的增大,会出现一系列的流型转变,并且流动和传热由稳态转变为周期性振荡,最终发展为混沌;随着径向比的增大,由稳定流转变为周期性振荡流的临界Ra减小;随着Pr数的增大,流动稳定性会逐渐提高,当Pr≥0.5时,流动保持为稳定的上升流。然后,采用格子Boltzmann方法对圆内开缝圆自然对流进行了模拟。模拟结果表明,随着Ra数的增大,流动会出现由双环流向三环流再向双环流的转变;随着开缝度的增大,不同流型间转变的临界值会发生变化。最后,采用SIMPLE方法和格子Boltzmann方法对圆内开缝圆自然对流模型进行模拟,分析其中的非线性特性,并与已有的实验结果进行对比。结果表明,SIMPLE方法和格子Boltzmann方法基本上都能模拟出真实的流动状况,结果基本一致,因此判断此模型中发生振荡是物理振荡,不是由于数值方法所引起的。