纳米流体是近些年伴随纳米科技的发展，以及众多发展领域对具有高传热性能、良好黏性与浸润性、稳定的传热冷却工质的需求而诞生并快速发展的。同时，近些年随着微电子机械及纳米器件的快速发展及应用，微尺度环境中的流动与传热传质问题也越来越突出，使用纳米流体作为微尺度环境中的新型传热冷却介质也成为了现代科技发展的新方向。　　 对于纳米流体在微纳尺度通道中的流动传热研究，需要从多尺度水平去深入认识，由于现有的实验器材以及测量工具很难在微纳尺寸环境中有效开展使用，理论研究和数值模拟成为主要的研究方法。分子动力学方法(MD)作为一种微观数值方法为研究微纳尺度下的物理问题提供了新的思路，该方法是从微观原子运动出发，用原子势能模型描述原子间的相互作用，并以牛顿第二定律为基础，直接模拟区域中每个原子运动状态，获得原子在各个离散时间步上的物理信息，再结合统计学方法，得到各种宏观物性参数。因此，MD方法包含了所有的微观物理信息，可以从微观角度对纳米流体在微纳通道中的传热现象及机理进行研究。　　 因此，本文采用MD方法对纳米通道中纳米流体的传热机理进行研究，比较原子势能、动能和碰撞能及加入纳米颗粒对热导率的影响;分析流道中纳米流体在不同方向的热导率随计算时间的收敛曲线，最终阐明纳米流体在纳米尺度环境中与宏观环境不同的传热特性，数值揭示了原子间势能较动能和碰撞能对流体热导率的贡献大得多，可以通过加入大势阱参数的纳米颗粒获得大的纳米流体热导率。另外在纳米通道中，纳米颗粒在壁面方向的运动受到与壁面原子相互作用的抑制，但在流道方向的运动得到加强，从而强化了纳米颗粒在流道方向的热传输能力，导致了纳米通道中纳米流体的热导率具有明显的各向异性。　　 随着研究问题在尺度上的扩大，流体的流动传热特征逐渐从微观特征转变为宏观特征，对应的数值研究方法也逐渐从微观方法变为宏观方法。但是在微观-宏观跨尺度环境中，流体的流动传热特性很难使用纯的微观方法或宏观方法进行研究，因为纯微观方法的计算量会随着计算尺度的增大而成指数级增大，而纯宏观方法又不能实际的反应微纳尺度环境中的微观物理信息。所以设计微观-宏观耦合计算方法成为了进行微纳跨尺度领域研究新的发展要求与发展方向。　　 在迄今报道的文献中，现有的微观-宏观耦合算法中宏观部分多为基于欧拉系统的网格方法，如FDM(有限差分法)、FVM(有限体积法)等，而微观部分则多为基于拉格朗日系统的粒子方法，如MD和LBM(格子Boltzmann方法)。这类耦合方法在宏观-微观交界面处进行耦合时，会出现宏观网格速度与微观粒子速度的转换问题、欧拉系统与拉格朗日系统的动量传递问题等，同时由于网格方法在处理自由界面、大变形等方面存在缺陷，对含有自由面与大变形的多尺度计算(如气泡生成与沸腾过程、凝结核形成与凝结过程)显得困难。　　 因此，作为多尺度计算方法的多途径探索，本课题组初阳[110]初步开发了SPH-MD耦合算法。其中SPH方法(光滑粒子动力学方法)是基于拉格朗日系统的粒子方法，与MD方法进行耦合时，耦合界面附近的微观MD原子与宏观SPH粒子的动量交换可以通过粒子间力的相互作用直接进行，并且不需要对不同系统的速度进行转换。而且SPH-MD耦合算法作为一种纯粒子无网格方法，在处理自由界面、大变形等问题中有着较大的优势。　　 最后本文在课题组SPH-MD耦合算法的原有工作基础上，进一步发展了Liu等人的力桥模型[111]，在耦合边界附近采用相同SPH粒子并引入耦合系数k，构造了带有耦合系数k的SPH-MD耦合力桥模型，与原有力桥模型比较达到了简化计算并使计算结果更加准确的目的，并对微尺度通道中的液氩流动进行数值模拟，结果发现当通道宽度较窄(40nm)时，壁面附近的速度梯度和黏性系数均大于中心区域，体现出很强的微尺度效应。随着通道宽度增大，壁面与中心区域之间黏性系数的差距逐渐减小，壁面黏性系数随驱动力增大而减小的趋势也逐渐变缓，微尺度效应逐渐变弱，速度场逐渐接近Poiseuille流的流动特征。