多孔介质的许多宏观渗透特性在很大程度上取决于它的微观结构和组成成分，因此在微观结构尺度上研究流体在多孔介质中的流动是揭示其流动机制和获取新认知的重要途径，也是目前国际上多孔介质流动模拟领域研究的热点。近年来，格子Boltzmann方法以其计算简单、本质并行和易于处理边界的优点得到了广泛的应用。该方法能以极其简单的形式描述粒子的微观行为，但在宏观层次上可以正确的反映流动的运动。多孔介质的微观结构信息是使用格子Boltzmann方法进行流动模拟的基础，而多孔介质的CT重建结果是获得微观结构信息的基础，因此本论文首先对多孔介质样品进行CT重建，然后得到其微观结构信息，最后使用格子Boltzmann方法对多孔介质样品的流动进行模拟和分析。在CT重建过程中，由于传统X射线吸收CT成像对主要由轻元素组成的弱吸收物质如软组织和低Z材料产生的对比度和分辨率很低，无法分辨样品细节信息，而X射线相位衬度CT成像技术从机制上克服了传统吸收成像的不足，能够实现对弱吸收物质或低Z样品的成像，因此本文中将使用该技术对多孔介质进行CT重建，为后续的微观结构表征提供充分的细节信息。在微观结构表征过程中，传统的基于单一能量CT重建的图像分割微观结构表征方法丢失了低于CT可解析尺度的小尺度结构信息。另外，对于存在不同材料成分的样品，它们可能存在某些材料成分，在单个能量下的X射线吸收及折射率信息都较为接近，此时使用图像分割方法很难对不同的材料进行区分。而基于多能量CT重建的数据约束模型（DCM）微观结构表征方法有效的弥补了图像分割方法的不足，该方法可以在每个体素内得到各种材料成分的体分比，这样更小尺度的结构信息将由体分比得到体现。因此本文中将使用该方法对多孔介质的微观结构进行表征，为后续的流动模拟提供更为可靠的微观结构信息。传统的格子Boltzmann方法是在由图像分割技术得到的0/1模式的体素上进行流动模拟的。所谓0/1模式是指，每个体素不是代表固体就是代表孔隙，当每个体素中既有固体又有孔隙时，传统的格子Boltzmann方法将不再适用。因此我们在每个体素上定义了一个新的参数——有效渗透系数，该系数是各个体素渗透特性的总体反映，而且每个体素都有自己的有效渗透系数，进而提出了部分渗透格子Boltzmann模型。为了对部分渗透格子Boltzmann模型的正确性和稳定性进行验证，我们利用该模型对规则几何结构下的平行板间流体的流动和方形通道中流体的流动进行了数值模拟，并将数值结果与解析解进行了比较，并且得到了很好的吻合。要使用部分渗透格子Boltzmann模型对实际的多孔介质样品中的流动进行模拟时，首先应将模型单位与实际的物理单位相联系，因此我们使用雷诺数作为纽带，推导出了模型单位与实际物理单位间的关系式。最后，部分渗透格子Boltzmann模型被用于了致密砂岩和砂岩样品的流动模拟，得到了流体在样品中的流动速度分布，并计算了两种样品的渗透率。从对两种样品渗透率的分析可知，当碳酸钙的有效渗透系数增大时，致密砂岩的渗透率也快速的随之增长，而砂岩恰恰相反，当碳酸钙的有效渗透率增大时，砂岩的渗透率基本保持不变。这表明碳酸钙中细小的流动路径对致密砂岩的影响要强于对砂岩的影响。所以当流体在致密砂岩中流动时，碳酸钙起着非常重要的作用，是不可忽视的。而对砂岩而言，流体在碳酸钙中的流动可以忽略。另外还可以看出，砂岩的渗透率要高于致密砂岩的两个数量级。