多孔介质在环境、农业、石油化工等过程中扮演着重要的角色。在孔隙尺度下研究流体在多孔介质内的流动和传热特性,对于深入理解多孔介质的结构特性具有重要意义。本文采用四参数随机结构生成法（QSGS）对多孔介质进行重构,在此基础上采用格子Boltzmann方法在孔隙尺度下对多孔介质内的流动和传热特性进行模拟研究,论文的主要研究内容包括:（1）采用圆球绕流、Darcy试验定律以及固体内部的三维导热等经典算例,对本文用Visual C++所编写的实现格子Boltzmann模拟方法的程序进行了验证。结果表明,采用非平衡态外推格式的格子Boltzmann模型能够很好地模拟弯曲固体边界附近的流动以及固体内部的三维导热问题,证明了程序的可靠性。（2）采用格子Boltzmann方法对不同孔隙率、核分布概率和各向异性比值（AR）的多孔介质进行流体流动的模拟,考察多孔介质结构对流体流动的影响。结果表明多孔介质内的渗透率和流体速度随孔隙率和AR的增大而增大,迂曲度则反之。当核分布概率增加时,多孔介质的孔隙宽度减小,迂曲度增大,流体的平均速度和渗透率减小。运用SPSS软件来分析三因素的偏Eta方系数,发现孔隙率对多孔介质的渗透率影响最大。（3）采用格子Boltzmann方法的双分布函数（DDF）耦合模型模拟了流体在多孔介质内的传热过程。结果表明,较大的流体速度、孔隙率、AR以及较小的核分布概率能够强化流体与多孔介质间的对流传热。多孔介质的有效导热系数（ETC）随孔隙率的增大而减小。基于以上研究分析,本文提出了一个包括多孔介质结构特性和流体流动特性的传热关联式来预测流体与多孔介质之间的对流传热效果。通过SPSS统计分析软件来分析三因素的偏Eta方系数,发现孔隙率对流体传热的影响最大。相比较于对渗透率的影响,AR和核分布概率对传热效果的影响更大。（4）探讨了多孔颗粒的排列方式对多孔颗粒群内流体流动和传热的影响,发现在规整排列方式下流体的流速最大,增强了流体与多孔颗粒群之间的对流传热,努塞尔数比在错位排列下的要大。