纳米流体是指在液体(水、油、醇类等)中添加一定比例的纳米颗粒,制备成的均匀、稳定、高热导率的新型换热工质。纳米流体这一类新型工质的优点是：导热系数高,流动换热性能好,且在低浓度时的阻力增大不明显。以纳米流体作为换热工质,研究推广新一代强化传热技术具有重要的实际意义。纳米流体所表现出的宏观强化传热效果,其本质是由于内部无数纳米颗粒的微观共同作用。而对这些微观的作用机制,很难用宏观的实验、数值模拟等研究方法进行揭示,因而限制了纳米流体强化传热理论的发展。为此,本课题通过分子动力学这一微观数值模拟方法对纳米流体开展研究,揭示纳米流体强化传热的微观机理,因此本课题具有重要的理论研究价值。纳米流体强化传热的原因,一方面是由于增大的导热系数,另一方面则是由于改变的流动特性,为此本文从导热和流动两方面开展研究工作。在导热方面,通过分子动力学模拟研究,证实了纳米颗粒表面吸附层、纳米颗粒微运动是纳米流体导热强化的微观机制;同时,根据径向分布函数对纳米流体微观结构的分析结果,提出纳米流体总体呈现出类似固体的微观结构特征,也是纳米流体导热强化的微观机理。依据模拟得到的导热强化静态机制和动态机制建立了纳米流体导热系数预测模型,模型的预测结果得到实验数据的验证。根据统计分析纳米颗粒的原子势能分布,提出以纳米颗粒中所含高能原子比例的高低作为判据,来判断纳米颗粒强化纳米流体导热系数能力的强弱。在流动方面,根据分子动力学模拟结果,提出以单个纳米颗粒为核心,由液体吸附层、旋转液体层、有限存在空间构成的旋转流体微元结构,并进一步分析了由无数旋转流体微元构成的纳米流体动态微观结构。综合导热强化机理的研究结果,揭示了导热强化、流体内部掺混加强、以及传热方式发生根本改变是纳米流体流动换热强化的机理。模拟得到纳米流体的近壁面附近速度梯度和温度梯度均增大。同时,本文还对纳米流体的导热与流动特性的影响规律进行了探讨。本文从导热和流动两个方面揭示纳米流体强化传热的微观机理,通过分子动力学模拟研究,分别分析了纳米流体导热强化机理和流动换热强化机理,建立导热系数的预测模型,给出表观导热系数强化的判据,探讨纳米流体的导热和流动特性的影响规律,并得到纳米流体在近壁面附近速度梯度和温度梯度均增大的模拟结果。