随着能源需求问题的日益突出和工业技术的飞速发展,传统纯流体由于导热系数较低而无法满足先进热科学领域的工业需求。纳米流体作为一种新型的换热工质,有望解决此类问题。在纳米技术日益进步的过程中,人们不应忽视磁场对纳米磁流体的影响,例如生物工程中利用磁源来改变磁流体的流动方向。本文研究了Cu O-H2O纳米流体的自然对流,以阐明磁场对纳米流体流动和传热的影响。由于其微观本质和介观特点,格子Boltzmann方法能够从介观尺度上揭示纳米流体的运动状态、强化传热机理及分布结构。本文通过应用磁场对纳米磁流体开展研究工作,为医学和工程应用提供理论依据和有益价值。本文的研究内容概括如下:（1）建立了单相纳米磁流体动力学的格子Boltzmann模型,通过与前人的基准结果进行比较,显示出良好的一致性。利用该模型对圆腔中含有热源的Cu O-H2O纳米流体自然对流在均匀磁场影响下的流动和传热进行了系统研究,着重分析了瑞利数、纳米粒子的体积分数、磁场强度和磁场倾角对纳米流体流动传热的影响。结果表明,磁场的存在抑制了纳米流体的流动传热。相比于纯水,纳米粒子的引入提高了流体在所有工况下的传热率,最大提高了13.37%。（2）在单相纳米磁流体动力学的格子Boltzmann模型的基础上,引入二阶非均匀磁场外力项,建立了考虑非均匀磁场影响下的单相和两相纳米流体格子Boltzmann模型。通过将无磁场时的两相纳米流体格子Boltzmann模型与前人的实验和数值结果进行对比,验证了该模型在一定程度上提高了模拟纳米流体流动传热的精度,平均Nusselt数的最大误差为11.8%。（3）针对非均匀磁场影响下的方腔自然对流问题,采用单相和两相纳米磁流体动力学的格子Boltzmann模型进行模拟,并系统地比较了数值结果。结果表明,单相方法和两相纳米流体方法得到的平均Nusselt数和总熵产有显著差异。因此,正确选择纳米流体模型至关重要。（4）基于上述两相纳米磁流体动力学的格子Boltzmann模型,对非均匀磁场作用下的圆腔中含有热源的自然对流进行了模拟研究。着重分析了哈特曼数和磁化数对流动结构的影响,讨论了哈特曼数、磁化数、瑞利数和纳米粒子的体积分数对热源的局部和平均Nusselt数,空腔系统的总熵产的影响。模拟结果以流线和温度等值线图的定性结果,以及平均Nusselt数、熵产、贝扬数、杯混温度和温度均匀性的定量结果呈现。