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格子Boltzmann方法(LBM)是近二十年发展起来的能够模拟流动和能量传输并为复杂物理现象建模的一个新工具。该方法起源于格子气自动机，而后又被证明可以通过对速度、空间和时间离散，由连续Boltzmann方程推导得出。LBM相对于传统CFD具有许多独特的优势，如边界条件处理简单、物理背景清晰、天生的并行特性等，故被用于多种复杂现象的机理研究。在许多传统模拟方法难以胜任的领域，LBM可以进行有效的模拟，典型的在诸如多孔介质流、微/纳米尺度流动与换热、多相多质流等众多领域己取得开拓性进展。
脉冲管制冷机以其低温端无运动部件、体积小、可靠性高、寿命长等优势，近年来在空间应用等领域得到了飞速发展。脉冲管制冷机是一种回热式制冷机，其制冷效应主要依赖于回热器内工质气体的交变流动与固体介质间的热相互作用，故回热器是强化制冷机制冷效应、实现功与热能之间相互转换的关键热力部件。考虑到回热器内填料具有一般意义上的多孔介质特征，且由于LBM的优点使其非常适合用于研究多孔介质流问题，本文基于格子Boltzmann方法，构造了平行平板间填充多孔介质结构内的交变流动与能量传输现象的二维模型，并分析了其交变流动与换热的特性，主要开展了以下几部分工作：
1、采用双分布函数(DDF)热格子Boltzmann模型对二维条件下Poiseuille流、二维通道内交变流动与换热问题进行了模拟，边界条件均采用非平衡外推格式。Poiseuille流模拟结果显示：速度分布和温度分布与解析解符合良好，有效地验证了程序的准确性。交变流动模拟结果表明：交变流动速度场与温度场的分布与无量纲参数Womersley数有着一一对应的关系，当Womersley数大于1时，通道内将出现明显的环形效应；交变流动换热的热阻主要集中于壁面粘性渗透层，通过扰动壁面粘性层可有效强化换热。
2、根据脉冲管制冷机回热器填料的特点，自行构造了贴近回热器填料的多孔介质，建立了二维通道多孔介质内交变流动与能量传递模型，通道内部多孔介质被当做流体的流动边界，并采用反弹格式处理此复杂结构边界。首先研究了单圆柱绕流问题，结果显示在圆柱背流面形成两个稳定的涡旋，增大雷诺数，流动开始呈现非稳态流动，并逐渐出现卡门涡街，有力地验证了多孔介质模型的准确性。接下来由浅入深依次研究了交变流动绕流单个圆柱、一排圆柱、一列圆柱以及多孔介质的情况，对比了这一系列模型交变流动的流线分布；分析了多孔介质内交变流动压力场的变化情况以及气体工质与固体多孔介质之间周期性吸放热的过程。
3、对二维轴对称圆管道内交变流动进行了研究模拟，物理模型更加贴近于实际问题，采用了LBM领域近几年最新提出的轴对称LBM模型，模拟结果使得圆管内流场可以显示管道径向和轴向的分布。