过渡流态流动换热普遍存在于实际的传热过程中,如航空航天系统的换热器,高压交流电系统换热,甚至血液流经大动脉有时也是过渡流态。过渡流态范围相对而言比较窄,流动及换热具有较强的不稳定性,尾流会出现周期性的振荡,振幅和频率的不断变化对流动换热特性具有很大影响。现阶段对于过渡流的研究,大部分集中在对其涡结构的动力学特征上,而对于过渡流态下的流动换热问题还缺乏系统的研究。对于参与性介质过渡流态下的对流-辐射耦合传热问题还鲜有相关的研究。本文分别采用多松弛格子Boltzmann方法(MRT-LBM)和格子Boltzmann无网格多尺度混合算法(LB-DCM)对过渡流态自然对流传热以及过渡流态对流-辐射耦合传热的稳定性问题进行了数值研究。详细探讨了瑞利数Ra、普朗特数Pr、特征几何参数A以及内热源位置对自然对流传热稳定性的影响,并给出了不同条件下过渡流区域的变化图。同时,分析了特殊条件下系统的静态分岔和动态分岔现象,及其对过渡流态对流换热稳定性的影响。给出了过渡区域的临界普朗特数Prc曲线图以及系统发生叉型分岔的临界瑞利数Rac。当Pr<Prc时,系统出现周期性的自激振荡,发生超临界Hopf分岔,且Prc随着Ra的增大而增大。当Ra>Rac时,系统将存在两个稳定的耗散结构,且在相应的过渡区域内存在不同的换热过程。最后,对过渡流态对流-辐射耦合传热过程的稳定性进行了分析,重点研究了对流辐射参数Rc以及光学厚度τ对其的影响。结果表明,辐射效应使得过渡区域增大,系统更易处于周期性的振荡状态,同时使得换热强度显著增大。另一方面,对流辐射参数Rc和光学厚度τ的减小也会使得过渡区域增大,热辐射作用增强,对流换热作用减弱,总换热强度增大。