微流控微芯片可以针对悬浮于微量流体中的微细颗粒物进行操控和分析，由于器件特征尺度已降至微纳尺度，使得颗粒操控的分辨率与可靠性大幅提高，在均质球形颗粒研究方面取得了很大成功，特别是在以单颗粒操控为基础的颗粒个体差异研究方面。然而，自然或人为制造的非均质、非球形微细颗粒更是广泛存在，典型代表如红细胞、Janus颗粒、碳纳米管、哑铃形颗粒系统等，它们在形状、材料构成、连接形式等方面的特异性将使其操控难度大增。研究这些复杂颗粒物在微流控芯片中的流动及在外加物理场（电磁场、温度场等）下的力学响应是提高操控能力的基础。现有常规的CFD或多物理场数值模拟平台大都基于Euler-Lagrange方法，在流场模拟后引入颗粒相，颗粒相的力学模型多以均质球形颗粒为基础然后加以不同的修正，这一方法的精度在大量颗粒的输运研究中可以接受，但对于主要取决于颗粒自身姿态的单颗粒操控则无法获得满意的结果。鉴于此，本文以Comsol Multiphysics多物理场模拟平台为基础，建立了针对表面特性不规则颗粒和形状不规则颗粒的数值模拟方法。对于表面特性不规则的Janus颗粒，本文建立颗粒动力学模型，通过分析Janus微球的运动过程，建立了包括随机布朗力、布朗力矩、自驱动力及Stokes阻力在内的颗粒动力学模型，通过数值模拟手段研究了两种粒径（1μm、2μm）不同自驱动强度下Janus微球的运动特性，获得了不同的运动模式、均方位移及Hurst指数。数值模拟结果与相应实验结果很好地符合。这一研究将有助于加深目前在Janus颗粒运动上的认识，并为后续操控与应用建立了有效的研究手段，为今后Janus颗粒的操控与具体应用奠定了基础；对于形状不规则的微纳颗粒，本文将单个复杂颗粒离散为多个不同的球形颗粒，颗粒间通过不同的相互作用力进行联系，进而构造出目标颗粒模型，本文采用这种方法粗略地模拟了“颗粒-DNA-颗粒”在突扩-突缩变截面微流道内的运动特性，以及Janus颗粒在脉冲型介电电泳操控下的运动姿态两种现象，并印证了实验中观测的现象，结果表明这一方法可以较好地获得多物理场（流场、电场、布朗运动等）作用下非均质颗粒的姿态及运动特点，计算简便，效率高，为微流控芯片内操控不规则颗粒的器件设计提供了一种快速、可靠的手段。