以双连续相复合材料的制备过程为研究对象,通过分形理论建立复合材料基体的多孔模型,对不同工艺条件下的多孔介质中的两相浸渗行为进行LBM(Lattice Boltzmann Method)模拟,掌握工艺参数对浸渗过程的影响规律,分析影响金属液相浸渗的饱和度的因素,综合分形理论和介观尺度的数值模拟的手段,揭示双连续相成形过程中的陶瓷相和金属相之间的渗流机理,对制备高性能的双连续相复合材料有着重要的意义。本文分别建立介观尺度的粘度比范围为0.01~300的多组分伪势多相流模型、密度比范围为3~1000的单组分伪势多相流模型、大密度比(密度比约为800)多组分伪势多相流模型3种多相流模型,并采用Laplace定律、热力学一致性以及润湿动力学等3种模型进行了验证,采用3种多相流模型分别对多孔介质中的两相浸渗行为进行了数值模拟研究,主要研究结论如下:(1)首先,采用大粘度比多组分伪势多相流模型研究了分形多孔介质内的浸渗问题。研究表明:针对I型标准分形多孔介质(孔隙率ε=0.79),当Re=24.3、接触角分别为71.11°和111.3°时,粘度比越大,粘性指进现象越明显,浸渗饱和度和时间越小,当粘度比J>90时,粘度比对浸渗饱和度和时间的影响可忽略不计;在I型结构多孔介质中(ε=0.79),当粘度比J=10、入口雷诺数Re=24.3、多孔基质壁面润湿性为亲水时,浸渗饱和度和浸渗时间随接触角的减小而增大,并且浸渗饱和度和时间的增量随着接触角的降低而减少;当壁面润湿性为疏水时,浸渗饱和度和时间随接触角的增大而减小,并且饱和度和浸渗时间的增量随着接触角的增大而增大;当粘度比J=10、接触角θ分别为=71.11°和111.3°时、入口雷诺数从16.2增至48.6时,浸渗饱和度和时间逐渐减少,并且在小雷诺数的工况下,壁面润湿性的作用较为明显,雷诺数和接触角越小,浸渗相在纵向的铺展越明显,饱和度越大;在I型多孔介质中,当壁面接触角θ=71.11°,111.3°、粘度比J=10,100、Re=24.3时,多孔介质的孔隙率降低会引起浸渗相率先浸渗大孔径孔隙,造成非均匀浸渗从而导致饱和度和浸渗时间减小;对I和III型二阶分形多孔,粘度比J=10、Re=24.3时,接触角的影响作用相同,浸渗饱和度和浸渗时间随接触角的增大而减小;而对II和IV型分形多孔,在孔隙分布的特殊性以及粘性指进的共同作用下,饱和度和浸渗时间随着接触角增大均呈现先增加后减小的趋势,并且在接触角小于90°的区间内出现最大值,并且IV型分形多孔的最大值点的接触角小于II型分形多孔。(2)其次,采用单组分大密度比伪势多相流模型研究分形多孔介质内的浸渗问题,所有的模拟Case中粘度比J=1并且多孔介质结构为标准分形。研究表明:当雷诺数Re=20.25、韦伯数We=0.81时,大密度比条件下孔隙率对浸渗饱和度的影响在三种不同润湿特性壁面上呈现两种趋势:多孔壁面为亲水或者中性壁面时,孔隙率越小,饱和度越高,浸渗类型可看为均匀浸渗,当分形多孔基质壁面为疏水时,孔隙率变小,饱和度出现略微的下降趋势,浸渗类型为非均匀浸渗;在孔隙率为0.79的分形多孔介质中,当雷诺数Re=20.25、韦伯数We=0.81、接触角从49.07°增至126.45°的过程中,浸渗饱和度和浸渗时间均呈现先增大后减小的趋势,并且最大值均出现在接触角θ为64.51°~77.26°区间内;对孔隙率为0.79的分形多孔介质,当粘度比J=1时,无论多孔壁面润湿特性为亲水或者疏水,浸渗饱和度均随雷诺数的增大呈增大的趋势,而浸渗时间则随雷诺数的增大而减小;当孔隙率为0.79、接触角θ分别为64.51°和126.45°时,随着表面张力减小,We从0.81增大到2.05,浸渗饱和度S浸渗时间t均呈增大的趋势,并且分形多孔介质内小孔径的孔隙内流动速度下降,而大孔径的孔隙内流动速度增大,从而导致浸渗相率先突破大孔,小孔的浸渗将会滞后。(3)最后,采用大密度比多组分伪势多相流模型研究了单元多孔通道内的浸渗问题,着重描述大密度比条件下的浸渗类型以及浸渗机制,所有的模拟Case中Re和We均分别设置为20和2.0。研究表明:颗粒尺寸等于50时,在偏离因子DF=0.0,不同颗粒间距和壁面润湿性的单元多孔通道内,只有在大颗粒间距和良好的润湿特性下,浸渗类型才为完全浸渗,并且接触角越小,完全浸渗的颗粒间距范围越大;5种颗粒尺寸下两种浸渗类型分界处的颗粒间距ΔL随接触角的减小而整体减小;通过增大颗粒间距可一定程度增大完全浸渗的颗粒尺寸范围,改善浸渗饱和度;根据浸渗机制,未完全浸渗可分为1型和2型,当壁面润湿特性为亲水时,未完全浸渗的类型为1型,浸渗类型的分界处的颗粒间距ΔL随偏离因子增大而减小,增大偏离因子DF可改善较多工况下的浸渗过程,并且浸渗类型由未完全浸渗向完全浸渗转变;当壁面润湿特性为疏水时,随着颗粒间距ΔL和偏离因子DF的增大,未完全浸渗类型从1型向2型逐渐变化。