运动物体非线性扰动两相界面广泛存在于医药学、仿生学和流动力学领域。该问题中不仅涉及物体与界面周围流体之间的相互影响,而且常伴着较为复杂的流动现象,例如向上运动的物体粒子穿越两相界面后液桥夹断和液膜包裹。运动物体出水后,尾部引起的液柱、液体飞溅和破碎等现象。因此本文对运动物体非线性扰动两相界面的问题进行数值研究,拟为自然界中该类流动现象给予合理的解释,并指导相关实验设计和工程应用。首先,基于动量守恒型流体域体积法和自由液面格子Boltzmann法,发展模拟刚性物体与两相界面相互作用的数值方法。分别模拟二维全浸定速圆柱出水、三维全浸没和半浸没圆球出水、二维水平圆柱入水、定速圆球入水及全浸没二维水平圆柱沉降运动过程,通过与公开文献中的理论解、实验数据和数值结果对比,验证该方法的准确性。然后,利用上述方法,数值研究垂直向上运动的球形粒子扰动两相界面的问题。分析初始浸没深度、雷诺数、粘性比和毛细数等因素对两相界面演变过程影响,总结不同密度比和粘性比下界面变形规律。揭示不同影响因素主导下球形粒子驻点液膜厚度变化、夹带液桥体积和能量成分的演变规律。从界面变形、速度场、液膜厚度和液桥体积的角度,分析球形粒子的几何效应问题。研究表明,界面在演变过程中呈现出液膜排泄模态和液桥模态。随着雷诺数和毛细数的减小,远离物体的界面变形程度增加。球形粒子顶部液体在重力主导作用下时流失速度加快。球形粒子轴向和径向的比值增加,使粒子尾部液桥收缩变慢。另外,在低密度比和粘性比条件下,液膜厚度与雷诺数和毛细数的标度律分别为ht ∝ Re-1/2和ht ∝ Ca。夹带液桥体积与雷诺数、毛细数、粘性力和重力比值的标度律分别为 vcl ∝ Re-3/4、vcl ∝ Ca-3/5 和 vcl ∝ Cg3/5。接着,对半浸没圆球出水过程中自由液面的动态变形进行数值研究。分析和总结圆球尾部液柱典型模态特征以及随弗劳德数和韦伯数变化规律,揭示各模态之间相互转换的机制,建立弗劳德数与规则液柱夹断时间和体积的模型,分析韦伯数对尾部液柱破碎程度和初始阶段速度场的影响。研究表明,尾部液柱呈现出规则模态、夹吸模态和破碎模态。规则模态出现在小弗劳德数和韦伯数下,并随着弗劳德数的增加,液柱夹断时间和液柱最大值所对应时间不断增加,对应标度律分别为tp～Fr2/3和tvm ∝ Fr2。夹吸模态在中等弗劳德数和韦伯数下发生。而破碎模态发生在高韦伯数下,并随着韦伯数增加液柱破碎所形成的液滴大小分布更加均匀。随后,对物体浸没运动过程中自由液面变形问题进行数值研究。分析和总结自由液面演变的特征及随物体尺度和弗劳德数的变化规律,研究物体尺寸、弗劳德数和物体运动状态对自由液面演变过程的影响,讨论自由液面空腔最低点位置和对应时间与弗劳德数的关系,分析物体几何效应对自由液面扰动的影响。研究结果表明,自由液面在重力和惯性力作用下形成空腔,空腔破裂后自由液面呈现出重力波或射流模态。椭球尺度和弗劳德数的增加将增强对自由液面扰动程度。物体初始速度将引起自由液面上小尺度波的出现,并促使空腔破裂。空腔最低点深度和对应时间与弗劳德数满足|η0b| ∝ Fr和t0b ∝ Fr1/2标度律关系。相比扁椭球、长椭球、圆球,竖直圆柱对自由液面的扰动程度最强。最后,在考虑薄膜表面的动态浸润性的基础上,发展一种由薄膜组成胶囊粒子与自由液面相互作用的数值方法。该方法耦合了水平集和浸入边界法,其中水平集方法用来追踪多相流界面,而浸入边界法用来追踪薄膜界面位置。为描述薄膜表面的浸润性,提出一种在水平集框架下实施接触角边界条件的方法。利用该方法对胶囊粒子沉降入水过程进行研究,分别考虑弹性模量和弯曲刚度模量对其沉降动力学过程、自身变形动力学及自由液面变形影响。结果表明,随着弹性模量的增加和弯曲刚度的减小,胶囊下降速度减小,自由液面变形程度和空腔夹断时间增加。