微通道内的液滴动力学现象异常复杂，许多因素均会对微液滴的生成、运动及相互作用产生重要影响。目前对微通道内流动机理认知的不足已成为制约高效微液滴设备发展的主要因素，亟需开展微尺度下的液滴动力学研究。本文围绕微尺度下的多相流动，发展了高精度的两相格子玻尔兹曼（Lattice　Boltzmann，LB）模型和数值方法，针对液滴在T型微通道中的生成机理、平整壁面上的接触线运动规律、以及结构表面上的液滴动力学特性开展了深入的数值研究，深化了对微液滴动力学机理和规律的认识。
论文主要研究内容、研究结果和结论如下：
首先，论文基于连续玻尔兹曼方程的离散和相场自由能理论，发展了高密度比下考虑重力的两相LB模型。首次在同类LB模型中引入重力，从而提高了数值模型的准确性。探讨了提升模型计算效率的方法，采用显式格式将化学势扩散项引入宏观量的计算中，有效地减小了计算量。利用Chapman-Enskog展开，推导了粒子分布函数的演化方程所对应的宏观组分方程和守恒方程，即Cahn-Hilliard方程、不可压缩流体的连续方程以及Navier-Stokes方程。研究究并修正了单相LB模型的边界条件，使其适用于描述两相LB模型中的双粒子分布函数的演化。对于部分浸润的壁面，通过在边界上给定组分梯度，真实描述了壁面的浸润特性。对于结构表面的角点，通过坐标变换获得拉普拉斯算子，而未知的粒子分布函数采用上一时刻的粒子分布函数的平均值来近似。
利用本文发展的LB两相模型和数值方法研究了两类静态问题（即空间中静止的液滴和部分浸润壁面上静止的液滴）和两类动态问题（即泰勒变形和方腔中单气泡上升）。对比分析显示，所获得的数值结果与理论解析解以及其它数值结果取得了良好的一致，验证了LB两相模型和数值方法的准确性。
第二，研究了T型微通道内液滴的生成机理和过程。通过数值模拟再现了前人实验中所呈现的液滴生成过程，即离散相流体进入主通道后，逐渐形成液滴的轮廓，最后界面拉断形成液滴。液滴的生成大致分为三个阶段：进入阶段、形成阶段和脱落阶段。随着毛细数的变化，液滴的生成呈现为三种模式：挤压模式、滴落模式和射流模式。进一步开展了参数化分析，探明了了毛细数、流量比、粘性比、离散相壁面接触角等参数对生成液滴长度的影响机制。
第三，数值模拟了剪切流动驱动的液滴接触线运动，揭示了液滴接触线运动与无量纲参数之间的相关关系。发现当Ca数超过临界值（约为0.4）时，表面张力不足以维持液滴的稳定，液滴将在运动过程中破裂，一部分液体从壁面上脱落后形成较小的液滴。在稳定滑动模式下，前接触角与后接触角之差θA　-　θR随着Ca数增大而增大，而接触线速度随着Ca数变化基本保持不变。Re数对接触线运动影响不大。接触角之差θA　-　θR随着Pe数增大而增大，而接触线速度随着Pe数增大而减小。当Bond数Bo　＜　1时，接触线运动基本不随Bo数变化；而当Bo　＞　1时，动态接触角和接触线速度随着Bo数增大明显减小，在流动模拟中必须考虑重力的影响。
接触线附近液滴流体与环境流体之间存在着质量交换，使得液滴在近壁面流体无滑移的前提下，产生接触线运动。首次利用LB两相模型对比研究了两类接触线运动（即剪切流动驱动的液滴接触线运动以及压差驱动的微通道内接触线运动），发现二者的流体界面上化学势的拉普拉斯算子沿壁面垂直方向的变化趋势一致，表明接触线附近的跨界面流动特性相似。
最后，研究了液滴在结构表面上的动态特性，并对比分析了所获得的数值结果。研究表明：由于结构表面的迟滞作用，结构表面上的液滴接触角与Cassie-Baxter模型的预测值并不一致。组合表面（内部为带状结构表面，而外部接触线附近为平整表面）上的液滴行为展示了接触线结构对接触角迟滞的影响。带状结构表面上的接触线前进呈“粘附-跳跃”运动。由于接触角迟滞，液滴撞击壁面后系统能量并未达到最小。首次通过数值模拟证实：通过适当地振动固壁可以使系统能量达到最小，达到稳定后的液滴接触角与Cassie-Baxter模型的预测值一致。