液滴基于界面效应的输运机制是多相流领域的重要研究内容,并且在微流控、集水、自清洁、防水防结冰等方面具有广阔的工程应用。尽管已成为表界面物理学领域的研究热点但目前的研究仍存在大量亟需解决的问题,如气液自由界面的描述,基底几何结构的影响,动态润湿性等。本文从液滴横向输运和纵向输运两方面对液滴行为动力学进行系统性研究。首先,基于拉普拉斯方程描述了液滴在圆锥表面的形状,并且通过最小吉布斯自由能分析方法来研究液滴在圆锥表面的自输运机制。研究得出液滴离开锥尖后具有沿锥面运动的趋势并且运动一段距离后会在中间某处停止;减小圆锥的半顶角有利于增大输运距离;液滴受重力阻碍下运动距离会减小并且液滴尺寸越大减小得越多。其次,通过深反应离子刻蚀制备超疏水黑硅纳米线阵列,以该样品表面进行液滴撞击实验研究。研究发现随着液滴撞击速度的提高,惯性作用使液滴达到更大的铺展,整个过程由惯性作用、表面张力、粘性耗散共同控制;不同尺寸液滴撞击表面时,发现最大铺展因子与We数呈依赖关系,尺寸更大的液滴,以更高的速度撞击表面,达到的最大铺展因子也更大;接触时间只与液滴尺寸有关;恢复系数随We数呈指数递减,说明高速撞击会使得液滴损失更多能量。进一步开展液滴撞击倾斜表面的实验研究,结果表明液滴斜击该超疏水性表面后,在切向速度影响下发生非对称铺展,表面倾角越大法向韦伯数越大液滴铺展因子越大,并提出斜面上液滴最大铺展因子的预测模型,接触时间只与液滴大小有关;液滴撞击的速度恢复系数随法向韦伯数数呈指数递减,不同的是法向速度更容易受撞击过程形变振动影响,切向速度恢复系数要比法向大很多;液滴连续弹跳特性受倾角和法向韦伯数影响,法向韦伯数越大液滴滞空越久,但速度损失越大。倾角越大,液滴切向位移能力更强,更有利于从表面移除。最后,采用CLSVOF方法,使用商业CFD软件Fluent模拟液滴撞击超疏水表面的动态过程。模拟结果与实验相吻合,分析认为压力梯度是液滴在撞击过程中形变和铺展的原因,接触线附近的高压力驱动液滴向两侧铺展;液滴撞击斜面发生非对称铺展,压力场速度场分布不均匀,液滴前端高压区域驱使前端铺展更快;液滴撞击微柱阵列过程中由于粘性耗散和钉扎效应,铺展速度减慢更容易从表面收缩反弹。本文通过理论分析、实验研究、仿真模拟相结合的方法系统地探究了液滴基于界面效应输运的机理,研究结果对完善液滴行为动力学和界面效应理论具有重要的科学意义和工程价值。