本文以适用于任意固相的流体力学耦合方法为研究对象，在现有LBM-IMB-DEM耦合方法的基础上，对算法理论和仿真模拟程序两方面进行了多方面的改进和优化创新，以实现复杂非球形颗粒系统的液固两相耦合模拟，并在程序验证和实际场景模拟中得到验证。模拟系统包括大量任意形状多边形颗粒、静态或移动壁面、复杂多孔介质。本文的具体研究内容如下：
　　(1)对LBM-IMB-DEM模型进行整合与扩展。提出针对多边形DEM模型的“凸多边形分解法”改进方案，实现对任意多边形的模拟，并对于穿透碰撞等特殊情况规定了额外算法。流体计算采用LBM-BGK模型方案，对IMB方法进行了多边形固相边界适配。
　　(2)在MATLAB?平台建立完整的模拟程序，并针对性地提出了包括DEM时间步测试法、逐行扫描算法、快速固体体积分数算法在内的一系列优化算法，大幅度减少了模拟工作的计算量。采用DEM子循环算法、边界盒和邻域表等程序设计方案，优化了整体计算流程。
　　(3)设计了流体绕矩形障碍物、管道中颗粒自由下落、颗粒自由碰撞系统动能守恒三个模拟验证，分别对流体计算模块、流固作用耦合模块、颗粒和壁面运动计算模块进行了详细验证，并通过以上模拟证实凸多边形分解法对运动颗粒和复杂形状墙壁的适用性。
　　(4)对三组有代表性的化学工程过程(多孔介质过滤、流化床和转鼓)进行了模拟。根据各模拟的实际需求，对程序进行了相应的功能扩展。使用扩展后的模拟程序匹配各场景的定量及定性特征，检验程序的实际应用范围。
　　本文研究从模型、程序、验证、实践四个方面，全方位研究和拓展了LBM-DEM方法，提出了多项算法改进与优化策略，搭建并验证了完整的模拟程序，丰富了非球形颗粒系统模拟的理论和实践。