目前,大多数学者使用分子动力学（Molecular Dynamics,MD）方法研究纳米流体强化传热的微观机理。但是MD方法计算量太大,在计算大尺度体系的导热系数时有着很大的限制,并且只能用于特定的情形。因此,论文中提出了能适用于微尺度传热研究的基于多粒子碰撞动力学（Multi-Particle Collision Dynamics,MPCD）和分子动力学耦合（MPCD-MD）的数值模拟方法。第一章首先介绍了课题的研究背景、意义和国内外纳米流体强化传热的研究进展,然后,介绍了数值模拟方法与实验分析方法的不同,最后,对采用的数值模拟方法和研究难点进行了说明。第二章首先分别介绍了MD方法、MPCD方法和MPCD-MD方法,然后,说明了MPCD和MD的耦合过程以及方法参数的选择,最后,详细阐述了课题的研究思路以及统计系综和边界条件的选择。第三章应用了MPCD方法模拟流体的流动,本章首先介绍了可以计算流体导热系数和黏度的动量交换法,然后,分析了方法参数对模拟结果的影响并总结了它们之间的规律。研究发现:粒子在每一个碰撞步旋转的角度和绕每个角度旋转的概率对模拟结果影响最大。此外本章还模拟了纯氩体系,通过计算纯氩体系的导热系数和粘度并与理论值对比,验证了MPCD方法和动量交换法可以用于流体导热系数和粘度的计算,这为下文使用此方法计算纳米流体的导热系数作好了铺垫。第四章应用了MPCD和MD耦合的方法模拟并分析了纳米流体中纳米颗粒聚集微结构对其导热系数的影响。首先,分析了可能影响纳米流体中纳米颗粒聚集微结构的因素,如势函数参数、颗粒的带电量、剪切流,然后,选择水分子粗粒化溶液为纳米流体的基液,纳米颗粒聚集微结构的变化用分形维数来表示。结果表明:在颗粒数相同、体积分数相同的纳米流体中,纳米颗粒聚集微结构的分形维数越小,纳米流体的导热系数越大。因为纳米颗粒聚集的分形维数越低,其与流体中粗粒子的接触比表面积越大,这样就增加了纳米颗粒和粗粒子的碰撞效率,进而间接增大了纳米流体的传热。第五章是对内容的总结和展望。