格子Boltzmann方法(LBM)是几十年前刚提出且快速发展起来的数值模拟方法。它在保证质量守恒和动量守恒的前提下,能够模拟满足流体力学中的连续性方程和Navier-Stokes方程的一种介观模拟方法。LBM方法的相对与传统的计算流体力学(CFD)具有算法及编程简单,节省计算机存储空间,边界条件容易处理,适合做大规模的并行运算等等的优点。因此格子Boltzmann方法在磁流体、化学反应流、多相和多组分流,多孔介质流等方面都有广泛的应用。尤其是近几年发展起来了的GPU-LBM正是利用了格子Boltzmann方法易于并行计算的特点,提高了计算速度。促进了LBM的发展以及处理实际三维问题的精度和效率,使格子Boltzmann方法的使用范围更加广泛,对实际问题的解决更加有效。本文我们用格子Boltzmann方法对太阳墙系统、质子交换膜燃料电池以及湍流三个方面进行了初步的探索。我们的工作主要包括：1.验证含源格子Boltzmann方法对于研究太阳墙系统中的传热传质问题是可行的。主要是通过含源格子Boltzmann方法来模拟太阳墙系统中的复杂流包括多孔介质和热传递。除了流场中满足格子Boltzmann方程(LBE)的随时间演化的粒子分布函数的之外,通过类比的方式,同样可以得到时间演化的温度分布函数。至于温度场部分,流体和固体都在建模的范围内。我们对风扇速度、太阳辐射强度、孔隙度等等对太阳墙热工作的影响进行研究。总体上来说我们的模拟结果是与其它文章中所得到的结果是吻合的。鉴于本部分的太阳墙系统的设置结构,风扇速度即抽气速度和太阳辐射强度对太阳墙系统的运作有很重要的影响。但同时结果也表明孔隙度对其的影响很小。不同的太阳墙系统的结构设置将是第二部分的工作。2.第二部分工作主要是两种不同的太阳墙系统的结构设置的呈现和分析。通过模拟太阳墙系统内部传热传质来得到其工作特征例如：集热板效率、热交换率以及在集热板上温度升高的幅度。对于两个不同的设置,我们采用不同的边界条件进行区别,从中我们可以得到边界条件的设定这对太阳墙系统的运行有极大的影响。从另一方面而言,这种分析有利于优化太阳墙系统的设计以及预测太阳墙在不同的运行条件下的工作表现。3.至于第三部分的工作主要是通过含源格子Boltzmann方法研究质子交换膜燃料电池内部输运现象,验证该方法在这方面的应用是可行的,同时一系列有关燃料电池性能物理量的参数的测试为进一步优化质子交换膜燃料电池的内部结构奠定一定基础。4.第四部分的工作主要是验证已开发的建立在GPU-LBM的程序上的模型在旋转湍流中是可行的。验证可行性的方法主要是通过已开发的GPU-LBM的程序来得到动能、涡度拟能的标度以及在旋转和不旋转情形下的湍流的表征状况与理论值相比较来确定该模型是合理可行的。同时通过GPU-LBM和LBM对同一事例的计算准确度和运算速率的测试比较,可以得到GPU-LBM在三维问题的计算过程中,具有其绝对的优势。