颗粒的沉降运动以及悬浮颗粒在剪切流中的运动广泛存在于工业生产、环境保护等方面,相关的问题研究一直是流体领域的经典问题。本文采用基于格子Boltzmann方法颗粒沉降及剪切流中的运动进行直接数值模拟,主要的研究工作及结果如下:(1)对雷诺数范围为50?Re?200的双颗粒自由沉降进行了直接数值模拟。研究发现双颗粒最终沉降的位置分别在通道的1/4和3/4位置附近,且与颗粒的初始间距,雷诺数以及通道宽度无关。颗粒沉降过程中所受的侧向力(与沉降方向垂直)。结果表明侧向力的振动频率与雷诺数呈二次关系,且单颗粒的结果始终小于双颗粒的结果;研究还发现侧向力的振动频率与通道宽度近似呈幂律函数关系,且幂律指数与雷诺数有关,雷诺数越大,幂律指数的绝对值越小。(2)对三个颗粒的沉降进行了直接数值模拟。分别研究了壁面和雷诺数对颗粒沉降的影响。结果表明,低雷诺数下左侧颗粒最终的沉降位置在通道的0.175附近且与初始位置无关,而且两侧颗粒会稍微领先于中间颗粒。而在高雷诺数下,中间颗粒的却会领先于两侧颗粒,当雷诺数小于110时,三个颗粒的沉降速度接近。(3)对雷诺数范围为0?Re?170的椭圆颗粒在剪切流中的运动进行了直接数值模拟。结果显示当雷诺数Re?29时,椭圆颗粒的旋转周期与雷诺数呈现幂律函数关系,雷诺数越大,颗粒旋转周期越大。当雷诺数Re?29时,椭圆形颗粒最终在转角?=?附近保持静止状态,颗粒静止时的转角与雷诺数呈幂函数关系,雷诺数越大,颗粒达到静止时转角越小。椭圆颗粒的长短轴之比?的影响,结果表明颗粒旋转的周期与长短轴之比?呈幂函数关系,?越大,颗粒旋转周期越小。当?超过临界值时,旋转周期趋于无穷大,颗粒最终一定倾角?保持静止状态。