微尺度流动作为一门新兴科学广泛地应用于微机电系统、微纳系统、生物芯片以及航天航空等众多领域。小剂量、高精确度、高灵活度驱动和控制流体是微流体操作设备的关键技术。尺度的减小使得原本在宏观领域被忽略的因素,在微尺度流动中占据重要地位,因此传统的宏观流体驱动方式和传热特点不适合微尺度流动系统,探索新的驱动方式以及微尺度流动特殊性质对传热产生的影响是目前研究的重点。另外一方面,由于微尺度流动的不连续性,基于连续介质假设的经典流体动力学方法不再适用,同时基于离散粒子的分子动力学因其巨大的计算量难以得到广泛的应用。以微观粒子动力学为背景的介观尺度的晶格玻尔兹曼方法,以其独特的优势：物理背景清晰、编程容易、计算简单、较强的并行性和可扩展性,成为研究非连续性微尺度流动的高效途径。本文采用晶格玻尔兹曼方法研究微尺度流体驱动和传热的基本问题。这需要较强的复杂边界和非等温流动的处理能力,但目前晶格玻尔兹曼方法在这两方面还有一些不足：一方面,以力源为基础的浸入边界-晶格玻尔兹曼方法难以处理浸入的复杂速度边界；另一方面,目前存在的基于低阶Hermite展开式的热晶格玻尔兹曼方法,对于粘性热耗散和压缩功的考虑都基于Boussinesq近似,即能量场和动量场是非耦合的。本文正是基于以上两个问题展开对微尺度流体驱动与传热的研究,分别提出了基于速度源修正的浸入边界-晶格玻尔兹曼方法和耦合的总能形式的双分布函数热晶格玻尔兹曼方法,在理论上完善了晶格玻尔兹曼方法在微尺度流动和传热领域的理论体系,并对仿生行波微流体驱动模型和微尺度对流模型进行了详细的研究,探索了微尺度流动前沿新特点。本文研究得出的结论对于微尺度流动问题的研究具有重要的理论指导意义,对未来微流体系统的发展具有促进作用。论文主要工作如下：1.以力源为基础的传统的浸入边界-晶格玻尔兹曼方法研究浸入的复杂速度边界时,需要把速度边界产生的形变转化为力源添加到晶格玻尔兹曼方程中,转化过程复杂,难以得到精确的力源。由于速度边界的形变信息完全包含在速度信息内,我们将浸入边界以速度源的形式引入晶格玻尔兹曼方程中,构建了基于速度源修正的浸入边界-晶格玻尔兹曼方法。将此方法用于研究我们所提出的仿生行波微流体驱动模型。该模型是根据精子的运动模式构建的,将一端固定的行波波动的弹性体放置在微管道内,波动的弹性体如同头部固定尾巴自由波动的精子,利用流体的粘性,弹性体带动周围的流体运动形成流场。为了验证本文所提出的基于速度源修正的浸入边界-晶格玻尔兹曼方法的可行性和准确性,与传统的浸入边界-晶格玻尔兹曼方法、有限差分法结果对比,研究证明本文所提方法是准确可行的,并大大提高了计算效率。同时也分析了仿生行波微流体驱动模型中压力和速度的分布情况,以及模型的弹性体波动频率、振幅、波长、长度、位置和流体运动粘度等不同参数对出口处流量的影响。2.由于目前存在的考虑粘性热耗散和压缩功的热晶格玻尔兹曼方法中能量场和动量场是非耦合的,本文将能量场内温度变化以动量源的形式引入到动量演化方程中,构建了耦合的总能形式的双分布函数热晶格玻尔兹曼方法,此方法能够考虑粘性热耗散和压缩功对微流体的影响。并利用微尺度自然热对流模型验证了此方法可行性和准确性,分析了不同瑞利数和普朗特数情况下粘性热耗散和压缩功对自然对流的影响。3采用耦合的总能形式的双分布函数热晶格玻尔兹曼方法研究了粘性热耗散和压缩功对微尺度Rayleigh-Benard对流的影响。研究发现粘性热耗散和压缩功能够促进对流传热,随着瑞利数的增加,这种促进作用增强,封闭腔内形成明显的薄边界层；随着尺度的减小,促进作用也增强,考虑粘性热耗散和压缩功的模型相对于不考虑的模型形成的漩涡个数较多,形状也发生了变化。研究表面粘性热耗散和压缩功对微尺度Rayleigh-Benard对流有影响,尺度越小影响越大,因此研究过程中这两个因素不能忽略。