在工业工程和生产生活实践中,普遍存在流固耦合现象。随着流固耦合理论的不断完善和计算科学的发展,流固耦合的数值模拟已经成为流体力学领域研究的热点问题之一。然而,由于非线性和界面的不确定性,流固耦合数值模拟存在一定的困难。格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)和浸入边界法(Immersed Boundary Method,IBM)是近年发展起来的数值模拟方法。本文采用浸入边界-格子Boltzmann方法(Immersed Boundary-Lattice Boltzmann Method,IB-LBM)模拟物体绕流,并对IB-LBM改进模型进行研究,通过圆柱绕流等力学问题的探讨,验证IB-LBM方法模拟流固耦合现象的有效性。本文的主要研究内容和结论如下:　　(1)简要论述了LBM方法和IBM方法的理论基础。　　(2)速度修正模型是一种基于IB-LBM方法的改进模型。在概要论述速度修正模型理论的基础上,采用速度修正模型模拟圆柱绕流。由于速度修正模型理论使得无滑移边界条件得到精确满足,因而从输出的流线图能明显看出,该模型能保证物面上无流体穿透,与传统IB-LBM方法相比,速度修正模型能保证质量守恒。　　(3)应用基于多块网格技术的LBM方法,模拟不同雷诺数条件下顶盖驱动方腔流。流线图模拟结果表明,该方法相比单网格技术,在雷诺数较低且网格量相同的情况下,可更为细致地描述流场特征;在雷诺数较高的情况下,采用网格加密方法,可有效提高网格解析度,消除震荡;若仅在流场变化梯度较大的地方加密,则不仅可以精细刻画流场特征,而且可以节约机时。　　(4)在IB-LBM方法中引入反馈定理,即在Boltzmann方程中加入以反馈力为体积力的力项,构建反馈力模型。采用反馈力模型,模拟二维流场中的圆柱绕流。流线图模拟结果表明,反馈力模型满足无滑移边界条件,能保证质量守恒。升阻力系数、涡量图以及流线图与文献结果的比较表明,反馈力模型不仅保证了 IBM和LBM方法的优势,而且具有计算简便的优点。　　(5)采用LBM方法模拟泊萧叶流中血红细胞的运动以及圆柱尾流区柔性物的摆动,并采用IBM方法作为物面边界处理格式,描述流体与物面的相互作用。数值模拟结果显示,随着时间步数的推移,血红细胞在血管中展现出不同的形态,其结果与文献模拟结果基本吻合;且柔性物会在流场中产生周期性摆动,同时对流场产生影响。研究表明,提高Boltzmann方程中外加力项精度,能有效改进IB-LBM方法,使得该方法能够有效模拟大梯度、快速反应边界等流固耦合问题。