液滴在多孔介质上的铺展渗透过程非常复杂,在日常生活和工业生产中有着广泛的应用,如:喷涂、绘画、打印、石油开采等。铺展渗透的复杂性,在于两个过程同时发生且相互竞争,若要对单一过程进行调控,须认清两个过程相互竞争的机理。然而目前多数研究只关注液滴的渗透过程而忽略了液滴的铺展过程,或偶合地研究了铺展过程和渗透过程。铺展过程和渗透过程的竞争机制仍未明晰。本文采用格子Boltzmann方法研究液滴在多孔介质表面上的铺展渗透过程,通过对固体和流体特性的调控,改变铺展和渗透的作用时间尺度,进而探明铺展和渗透过程的相互竞争机制。首先,本文将原始LBM伪势模型和非理想气体状态方程相结合,改进了经典的伪势模型。该模型能够降低界面处的伪速度,并且拓展伪势模型能模拟的密度比范围。模拟结果显示,模型模拟的密度比范围由η=b/a(a和b为非理想气体状态方程参数)确定,并且随着η的增大而增大;由于模拟过程中气液密度围绕平衡密度震荡,容易导致程序崩溃,因此实际模拟的密度比范围小于理论值。在实际应用中,基于界面厚度及伪速度均需保持较小值的限制,本文给出了η及Tr(对比温度)的可用范围。其次,为验证该模型在模拟流体动态湿润的能力,采用改进的伪势模型模拟二维液滴在化学非均匀表面上的铺展。由于表面两侧润湿性相差较大,液滴左右呈现出不同的铺展规律。其模拟结果表明,可将铺展分成三个阶段:第一阶段,液滴分别向两侧铺展直至其疏水侧速度为0;第二阶段,液滴整体向亲水侧移动,直至液滴右侧到达亲疏水表面交界处;第三阶段,在亲水表面液滴铺展直至平衡。当液滴初始位置与交界处的横向距离小于50格子单位时,液滴的铺展规律呈现出三种不同形式。此外,液滴从疏水表面运动到亲水表面是能够自发进行的。最后,研究多孔基质特性(润湿性、孔隙大小)和流体特性(表面张力、粘度)对铺展渗透的影响,模拟结果显示,增加多孔介质表面和内部接触角均会抑制液滴的铺展渗透过程,在较小的内部接触角和大的孔隙下,液滴更容易渗入介质内部,在较小的表面接触角和小的孔隙下,液滴更容易在介质表面铺展。相较于表面润湿性,整个铺展渗透过程对内部空隙的润湿性的变化更加敏感。增加液滴的表面张力,能够促进液滴的渗透过程,减少渗透时间。流体特性对铺展渗透过程的影响弱于基质特性。