成型加工过程中聚合物及其复合体系的内部结构动态变化以及聚集态结构演化发展是决定制品最终性能的关键因素。由于采用传统的数值模拟只能预测宏观尺度的一些参数信息,无法直接获得体系内部结构的演化细节并为分析制品最终性能所用。为此,本文针对聚合物及其复合体系天然的多尺度特性,将多尺度方法引入到流动过程与结晶过程的数值模拟中。通过对聚合物及聚合物/短纤维复合体系流动、结晶过程的多尺度模拟与分析,探讨了流动过程中体系的流变特性、各尺度结构的演化以及结晶过程中结晶形态的演化、增强体短纤维的作用等。主要工作包括:　　(1)对等温及非等温聚合物流体流动过程进行了多尺度建模及数值模拟。所建立的多尺度模型包含了宏观上基于连续介质力学的三大守恒方程以及微观上描述聚合物大分子链的FENE-P哑铃构型演化方程。针对该模型,首次采用基于非结构网格的同位有限体积法进行了离散求解,并数值模拟了聚合物流体在4:1平板收缩流和圆柱绕流这两类基准流道中的流动行为。本文首次提出了采用分子构型张量来形象描述微观分子构型的可视化方法,并分析了不同流道、不同De数、不同温度所对应的微观大分子的取向、拉伸、形变等演化信息,得出了一些规律性的结论。此外,本文也从分子理论出发,首次推导获得了FENE-P模型的非等温形式,并通过带粘性耗散的圆柱绕流问题的模拟,揭示了温升对聚合物宏观、微观性能的影响。　　(2)对短纤维悬浮聚合物流体流动过程进行了多尺度建模及数值模拟。所建立的多尺度模型包含了宏观上基于连续介质力学的三大守恒方程、微观上描述聚合物大分子链的非等温FENE-P哑铃构型演化方程以及介观上描述短纤维运动的取向演化方程。针对该模型,采用基于非结构网格的同位有限体积法进行了离散求解,并数值模拟了悬浮流体在4:1平板收缩流道中的流动行为;首次揭示了温度的依赖关系以及温度的改变对宏观流场(流线、压降)、微观分子构型(取向、拉伸、形变)、介观纤维运动(取向)的影响;在非等温情况下,首次探讨了纤维长径比、纤维体积分数、纤维间相互作用系数对体系流动性能的影响,得出一些有用结论。　　(3)对冷却阶段聚合物结晶过程进行了多尺度建模及数值模拟。所建立的多尺度模型包含了宏观传热现象与微观晶体生长两部分。针对该模型,提出了有限体积/像素着色法耦合的多尺度算法。本着从简单到复杂的思想,本文首先在不考虑传热的简单温度场下,采用像素着色法对聚合物结晶行为进行了模拟分析,给出了球晶的形态演化,预测了结晶速率,探讨了温度及温度变化对球晶形态的影响等;接着以此为基础,在考虑传热现象的复杂温度场下,采用构建的有限体积/像素着色法耦合的多尺度算法模拟了制品模壁等速降温的冷却过程,探讨了模壁冷却速率、熔体初始温度等成型条件对结晶过程的影响,分析了宏观温度的发展规律,并比较了表芯层的结晶形态。　　(4)对冷却阶段短纤维增强聚合物结晶过程进行了多尺度建模及数值模拟。所建立的多尺度模型包含了宏观传热现象与微观晶体生长两部分。与聚合物结晶不同,增强体系下,微观晶体生长受短纤维的影响,为此,本文建立了增强体系下结晶过程的参数描述模型,并提出了改进的像素着色法。本着从简单到复杂的思想,本文首先在简单温度场下,就建立的参数描述模型,采用改进的像素着色法对其进行了考察分析,详细探讨了纤维表面成核密度、聚合物基质成核密度、纤维面积分数、纤维尺寸对体系结晶过程的影响,得出一些有益结论;随后以此为基础,在考虑传热现象的复杂温度场下,采用有限体积/改进的像素着色法耦合的多尺度算法模拟了制品模壁等速降温的冷却过程,探讨了模壁冷却速率、熔体初始温度等成型条件以及短纤维物性对体系结晶过程的影响。　　(5)对成型加工过程中固液两相共存体系建立了耦合流动诱导结晶的固液两相悬浮模型。该数学模型认为半结晶相悬浮于无定形相组成的溶液中,无定形相用弹性哑铃模型描述,而半结晶相则采用刚性哑铃模型描述,无定形相向半结晶相转化的转化分数满足修正的Kolmogorov方程。由于两相悬浮模型描述微观结构的演化细节过于详细,计算量偏大,不利于数值模拟,为此,本文由悬浮模型出发,推导获得了两相混合模型。混合模型形式简单,有望用于计算模拟。此外,本文也从混合模型出发,导出了本论文所采用的所有控制方程,统一了流动过程与结晶过程的数学模型。