二次流现象在自然界、工农业生产及科学研究等领域常被广泛涉及,因而受到人们的极大关注。研究二次流的运动特性不仅能创造经济效益,并具有很强的实用价值,是计算流体力学研究的前沿和热点课题。二次流的行为机理与周围流体温度场,速度场,气液两相的物理参数和几何参数密切相关,是涉及多学科交叉的复杂流动现象。目前有关二次流的研究大多是用传统的流体力学方法模拟。然而传统的流体力学方法,仅考虑了用流体的宏观物理量展开数值模拟,对于一些简单的多相流体现象虽能成功模拟,但模拟复杂的多相流体系统时,显得束手无策。不同条件下的复杂多相多组分流体系统,会给数值模拟带来边界难以处理、状态方程难以确定、界面跟踪困难等问题。不同于传统数值模拟方法,近几年来晶格Boltzmann方法(LBM)由于边界易处理和程序天然的并行性等诸多优点在计算流体领域迅速崛起。晶格Boltzmann方法是介于宏观与微观之间的介观模型。从介观层次上,LBM特别适用于涉及复杂界面动力学和相变的流体系统,它使得复杂流体系统求解Navier-Stokes方程,相变时拓扑变形的处理、以及界面的重构变得容易。有学者曾用晶格Boltzmann方法研究二次流现象,但都是基于单相的LBM模型进行模拟,无法跟踪大量细小的、分散的界面,难以捕捉到粒子运动的细节,不能准确的描述二次流现象。目前,晶格Boltzmann方法己成功运用多相流领域的研究,并发展了颜色梯度模型,伪势模型,自由能模型,平均场模型等成熟的多相晶格Boltzmann模型,它们源于不同理论背景,各有优略。我们研究小组从自由能的角度直接引入界面区域粒子产生的非理性力,提出了一个可靠的多相流LB模型。利用该多相流LB模型,本文首先建立了热力学一致的多相流LBM二次流模型,并考虑边界的润湿作用,所建立的模型成功应用于模拟流体在旋转过程中产生二次流现象。该模型通过与Van der Waals状态方程和Peng-Robinson状态方程结合,可实现对不同流体搅动过程的描述。本文由一系列的数值模拟,分别研究了满足以上两种状态方程的流体旋转中所产生的二次流漩涡强度和漩涡的中心位置分别受搅拌力、搅拌棒的距离及筒体壁面的润湿性的影响情况,获得了如下的结论：1、搅拌力的选取应当合适,太小形成的液面较平,不能产生二次流。但搅拌力并不是越大越好,太大使得液面太凹,不具有研究价值。当搅拌力在合适的范围内,二次流涡强度与搅拌力呈单调递增的关系。2、二次流涡强度与圆筒侧面润湿性的关系为,先随圆筒侧壁面接触角的增大而增强,当接触角为135度左右,达到涡强度变化的峰值,之后又减弱。二次流涡强度受圆筒底面润湿性的影响情况与所选择的状态方程有关,满足Peng-Robinson状态方程的流体,二次流涡强度随圆筒底面接触角的增大先缓慢减弱,当接触角大于120度时急剧下降,并在接触角为135度时,达到涡强度变化的谷值,之后又增强；满足Van der Waals状态方程的流体,二次流涡强度先随接触角增大而增强,在接触角为140度时达到涡强度变化的峰值,之后又减弱。3、随着搅拌棒到圆筒中心轴线距离的增大,二次流涡的中心位置逐渐远离圆筒的中心轴,向圆筒外侧和液面方向移动。另外,在两相交界面下方,我们还发现了一对对称的涡强度较弱的小涡,小涡涡强度会受到搅拌棒到中轴线距离D的影响。以上结论,不仅有助于我们解释生产生活中与二次流有关的现象,而且有望为对二次流的研究和应用做出贡献。