薄膜涂覆是一种将液体膜层覆盖、沉积于固体表面的现代表面工程,涂覆流体在非平整基底面上的流动特性是国内外研究的前沿问题之一。建立流体在非平整基底面上运动的数学模型,分析流场研究区域中基底形态和流体自身物性对于流体运动发展的影响,描述气液两相流中基底形态和表面张力共同作用下流体的流动特性,对实现优化薄膜涂覆参数化控制,提高最终的涂覆成膜质量具有重要的实际和理论意义。本文以薄膜涂覆工艺为研究背景,以有限元计算程序CFD-coating和Fluent软件包为计算平台,分析了非平整基底面上滑移涂覆和坡流涂覆两种模式下基底面几何形态、流体自身物性、流体流量和运动初始条件对于运动流场内部结构和流体自由表面形态的影响:(1)建立了滑移涂覆下正弦波形和等腰三角形基底板上的二维模型,精确模拟了不同涂覆参数配置下单个基底形态内的涂覆流体运动。波形度是触发涡流产生和发展的关键因素,定义阻通比作为涂覆工艺参数更有实际指导意义;雷诺数的增大在一定条件下同样会导致涡流的产生,并且会增大涡流的作用范围及强度;采用科洛(Carreau)非牛顿流体来分析剪切变稀系数的影响,剪切变稀系数的增大会使得流动更加不稳定;在基底几何形态相近的情况下,相关涂覆参数变化对涂覆行为的影响在趋势上是一致的。(2)建立了正弦波形和矩形板上的坡流涂覆有限元模型,并将其模拟结果同滑移涂覆进行对比讨论。提出全局雷诺数和局部雷诺数的概念,将流体惯性力同壁面剪切作用力统一到一个参数上;提出通道的概念,并通过对板间剪切拖曳流和自由表面重力驱动流的数值计算结果比较分析,发现通道在两者中对涡流形成的作用趋势相反,并依据所推导的特征速度表达式给予解释;对于矩形沟槽自由液面重力驱动流,考察了体积流量、流体粘度、表面张力系数、板面倾斜角度等对薄膜成膜厚度、毛细数和流场剪切速率的影响。(3)建立了连续多个倾斜正弦波形和矩形形态上的VOF气液两相流动模型,研究了基底形态、流量、流体物性等对于涂覆成膜质量的影响。基底面板形态对液膜自由表面形态存在着一定的传递性,但这种传递性随着流量的增大有所降低;非平整基底形态上的液膜流动,存在着了由低速、涡流所产生的流体滞留区域,不利于涂覆流体在局部加工表面上的更新;矩形沟槽易导致气体间隙区的存在,使液膜中存在气泡及气泡破裂现象,不利于连续成膜。