近几十年来，随着计算流体力学的发展和计算机技术的提高，推动了内弹道气固两相流数值计算的发展，火炮膛内两相流场更为精细化的描述已经成为了一种趋势。但由于火炮膛内高温、高压、瞬态等特点，使得膛内两相流的数值计算一直是难点，科研工作者研究各种新的CFD计算方法在内弹道两相流中的应用，拓展了内弹道学的研究范围，促进了内弹道学理论的发展。格子Boltzmann方法是近年来飞速发展的一种流体建模和模拟的新方法，该方法完全不同于传统的数值模拟方法，它基于介观动理论，具有许多传统方法无法比拟的独特优势。但与传统数值模拟方法相比，格子Boltzmann方法的理论体系尚不完善，而且在很多应用领域的应用仍处于探索阶段，尤其对于火炮膛内特殊的工况，现有的格子Boltzmann模型不再适用。因此，本文针对火炮内弹道气固两相流数值模拟的特殊性，以格子Boltzmann方法的基本模型为基础，改进或提出新的格子Boltzmann模型与方法，精细化描述膛内流动传热过程，为火炮内弹道装药提供必要的理论性指导。具体内容如下:　　a)分析宏观N-S方程与格子Boltzmann方程之间的联系，提出格子Boltzmann方法在膛内气固两相模拟中的关键技术问题，为改进与发展新的格子Boltzmann模型奠定了基础;　　b)针对内弹道膛内气相速度高，可压的特点，提出了一种新的光滑因子计算方法，建立了低耗散的改进型有限差分双分布格子Boltzmann可压缩模型，时间上采用二阶隐式-显式Runge-Kutta格式，空间离散采用五阶WENO格式，能够实现普朗特数可调、满足完全气体状态方程和可用于可压缩流动。通过对激波管与前台阶等具有解析解的经典算例进行对比，验证了所构造可压缩格子Boltzmann模型的准确性与稳定性，降低了激波在阶跃处的数值震荡，提高了捕捉复杂波系的能力;　　c)针对膛内气固两相流动存在的各种复杂边界，提出了一种用于处理流动与传热的改进型中点反弹处理格式，同时为了处理梯度边界，提出了一种沿壁面法线方向双线性插值的有限差分格式，精心设计了几类模拟算例，发现数值解与解析解吻合很好，验证了本文的边界方法可以精确描述边界位置，处理温度梯度不均匀边界及曲边运动边界，提高了计算的准确性与精度，满足伽利略不变性;　　d)考虑流动参数与颗粒分布对气固相间传热及作用力的影响，建立了气固相互作用的热格子Boltzmann模型，对颗粒周围多物理场分布进行模拟，分析了不同雷诺数、普朗特数及不同颗粒位置分布下的温度场分布及流场变化。为了能够处理气相对颗粒相的作用力以及颗粒相燃烧生成的源项，选择合适的外力项处理模型并加以改进，成功模拟了外力作用下的颗粒周围流场分布，并分析了不同参数下速度变化规律;　　e)基于宏观N-S方程对点火管的点传火过程进行数值模拟，清楚的得到点传火过程中主要参量的变化规律，这些宏观物理量作为格子Boltzmann方法模拟的边界条件和起始条件。采用随机函数构建不同空隙率的点火管内颗粒分布，结合前面提出的模型和方法研究了点火药床的透气性，并讨论了不同火药颗粒大小的点传火特性，为火炮装药设计提供了理论指导。