和简单的硬球参考流体相比,棒-旋二嵌段共聚物流体、环形聚合物流体、电解质及离子液体等复杂流体具有更加丰富的相行为。这使得复杂流体会表现出与简单流体不同的结构以及热力学性质。因此,研究复杂流体的微观结构以及热力学性质具有十分重要的意义。本文用构型偏倚蒙特卡罗模拟以及密度泛函理论方法研究了受限复杂流体平衡态的结构以及热力学性质。采用的密度泛函理论是结合了排斥体积效应、热力学一阶微扰理论和范德华吸引力的平均场近似理论修正的基本测度理论。同时,也结合Poisson-Nernst-Planck (PNP)方程以及密度泛函理论研究了平行板电容器的充电过程中的非平衡态性质。论文的主要内容和创新点如下：1、采用改进的基本测度理论(modified fundamental measure theory, MFMT)、热力学一阶微扰理论以及平均场近似方法分别表示分子空间体积排斥效应、聚合物的链连接以及分子间和分子内的范德华力,并同时将三种不同类型的分子键引入到键势中,首次推导出适用于不同尺寸的棒-旋二嵌段共聚物的聚合物密度泛函理论(PDFT)。为了验证该理论的正确性,采用构型偏倚蒙特卡罗方法(该方法包含的尝试移动有：重新生长、平动、转动、断裂后crank-shaft生长等)模拟了不同尺寸的棒-旋二嵌段共聚物体系。结果表明：我们的PDFT理论能准确的重现分子模拟的结果。为此,通过考察棒-旋二嵌段共聚物在纳米狭缝孔之间的热力学性质以及棒-旋共聚物对于胶体稳定性的作用,我们发现不同尺寸和相同尺寸的棒-旋二嵌段共聚物的溶剂化效应有着明显的不同。并且,当狭缝孔的宽度达到一个特殊值时,狭缝孔的两个壁面会产生吸引力的效果。2、考虑到棒-旋共聚物在表面上自组装的微观特异性,我们设计了三个不同的棒-旋二嵌段共聚物药物传输体系：(1)棒形分子作为纳米载体的药物靶向传输体系；(2)球形单体分子作为纳米载体的药物靶向传输体系；(3)没有任何载体的药物传输体系。结果表明,具有纳米载体的体系比不具有载体的体系在药物靶向运输上具有更高的效率。而棒形纳米载体比球形单体纳米载体在药物传输上更有效,因为棒形纳米载体在靶向细胞膜表面上的自组装将驱动药物更容易地进入细胞膜,从而提高药物传输效率。3、基于generalized Flory-Huggins (GFH)理论,我们提出了一个适合环形聚合物流体的状态方程。蒙特卡罗模拟的数据比较表明,我们的状态方程要优于Ghonasgi-Perez-Ghapman状态方程、Srivastava-Khanna状态方程以及Mitlin-Sanchez状态方程。而且,我们也改进了GFH理论,得到了比GFH状态方程更优的适合于链形聚合物流体的状态方程,为更好地研究均匀链形和环形聚合物流体的性质提供了理论基础。为了进一步研究非均匀环形聚合物流体的结构以及热力学性质,我们以二聚物为参考流体,建立了一个全新的适合于环形聚合物流体的状态方程,并基于该状态方程,首次建立了能够描述非均匀环形聚合物流体行为的密度泛函理论。该理论能够准确地重现分子模拟的结果,表明了理论的准确性。进一步研究发现,环形聚合物上单体的密度分布跟环形聚合物的聚合度无关。另外,通过研究环形聚合物流体在受限空间中的溶剂化作用力,我们发现环形聚合物流体的溶剂化作用力与无限长的线性链型聚合物非常相似。4、密度泛函理论已经被证实是研究电解质体系的强有力的工具。考虑到密度泛函理论与接触点定理的热力学自洽性,我们提出了一个接触点矫正的聚电解质密度泛函理论。该理论自洽地满足统计力学接触点定理,这是现有理论所不具备的优势。通过与分子模拟的数据相比较发现,我们的理论不仅能准确的预测电解质在界面的结构性质,也能准确的预测电化学势的分布。而且无论是对称性的阴阳离子还是非对称的阴阳离子,我们的理论都给出了十分准确的预测结果。通过与不同版本的密度泛函理论(包括Gillespie-Nonner-Eisenberg版本和Wang-Liu-Neretnieks版本)相比较发现,我们的理论在预测电解质体系的结构以及热力学性质方面是最优的。5、除了对电解质溶液的平衡态性质的研究外,认识电解质溶液体系的非平衡过程也非常重要,尤其是电池的微观充放电过程。以PNP方程为基础,结合平衡态密度泛函理论,我们建立了含时的密度泛函理论。该理论不仅保留了PNP方程的简单性以及计算的有效性,同时也克服了PNP方程不能解释离子空间体积排斥效应以及静电相关性的缺点。通过研究水溶液电解质以及离子液体在电容器中的充电过程发现,离子的体积排斥效应以及静电相关性对电解质溶液的性质有着至关重要的影响,特别是在溶液浓度偏高的时候这种影响更加明显,而这些重要的影响在传统的电动化学理论里面并没有体现。比如,我们首次发现在水溶液电解质的充电过程中,在同一坐标点上的不同时刻,离子的分布呈现波浪状的变化过程,然而PNP方程并不能捕捉这一现象。通过研究离子液体在电容器中的充电过程,我们发现了两个新的物理现象：即观察到离子液体在充电过程中会出现非单调的变化、发现了动态的充电反转现象。而这两个新的物理现象并未在水溶液电解质电容器中观察到,表明了离子液体电容器充电的特异性。