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自然界中的生物经过长时间的进化演变,具有多种多样的特色属性。鱼在水中游动、鸟在天空飞翔等自然界的现象使得人类得以通过观察学习并制造出船和飞机等工具以供人类使用。仿生学作为一门模仿生物功能来发明创造的科学大大提高了人类的生活质量。自然界中的超疏水现象,例如荷叶上的水珠会自动滑走并带走上面的污染物(自清洁效应)、水黾在水面行走等现象是目前仿生学研究的热点之一。实验研究表明自然界的超疏水表面都具有纳微结合的多层级结构,正是这一特殊结构的发现为人们对超疏水材料的制备提供了必要的依据。虽然超疏水材料在防结冰、防雾、防侵蚀等方面具有重要的潜在应用价值,但其大规模的工业制造和应用需要我们深刻理解液滴润湿行为与表面纳微结构关系。本文采用格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method, LBM)对液滴在固体表面的润湿以及去润湿行为进行研究,考察了液滴润湿行为与表面纳微结构关系。本文中我们首先对微液滴在被修饰固体表面的接触角进行了细致的研究,考察了Cassie方程的适用范围。针对微液滴的润湿动力学,我们以微液滴在被修饰固体表面的蒸发过程为例考察了三相接触线的移动规律。从Wenzel转变到Cassie态自发转变是可靠超疏水材料的理想特征,我们从能量分析和模拟两个方面对润湿态转变的可能性进行了研究。我们从微观机理上解释了再入凹角结构为什么是一种理想的超双疏结构。最后,我们通过模拟以及理论阐明了一维或者二维润湿发生的条件。具体内容如下：1.采用二维LBM对微液滴在被修饰固体表面上接触角进行了分析研究。结果表明当液滴的尺寸大于粗糙度的尺寸时,传统的Cassie方程可以恰当的计算得到液滴的接触角。而当液滴的尺寸与粗糙度尺寸相当时,Cassie方程则不能描述液滴的接触角。引起Cassie方程失效的原因是由于接触线附近局部粗糙度的锚定效应造成的。2.采用三维LBM研究了微液滴在被修饰了长方体柱子的固体表面的蒸发过程。通过模拟研究发现液滴在蒸发过程中分为粘附和滑移两个阶段。我们仔细对这两个阶段进行了研究,发现在锚定阶段接触线并不是固定不动的而是在进行缓慢的移动。而在滑移阶段发生的去锚定,每次去锚定的柱子个数与其概率遵循幂定律关系。3.利用能量分析和二维LBM对冷凝液滴的自发Wenzel到Cassie态的转变进行了研究。通常液滴从Cassie态到Wenzel态的转变被认为是可以自发发生的,而从Wenzel到Cassie的转变则被认为是不可自动发生的。本文通过模拟发现,冷凝液滴在不断生长过程中,由于Wenzel态能量的逐渐增加,使得液滴会自发从Wenzel转变为Cassie态从能量角度变为可能。而实验中难于观察到这种转变的根本原因在于底面对液滴的粘附功。这可为理想超疏水材料的设计提供指导意见。4.利用二维LBM对液滴滴落在再入凹角结构表面的润湿动力学特征和最终状态进行了详细分析。我们分别采用了柱形,T形,倒三角形,圆孔形基底,当液滴以不同的初始速度滴落到具有不同亲疏水程度的固体表面时,我们观察到对于再入凹角结构,即使固体化学性质呈现亲水,液滴最终仍然可以保持Cassie状态。我们比较了四种结构的优劣,最终T形保持液滴呈现Cassie态的性能是最好的。但T形同时也具有一些缺点,我们在其基础上设计了新的构型,新构型可以使液滴在相同情况下总能保持Cassie态。同时揭示了液滴在具有润湿梯度表面具有不同跳跃方向的原因。5.利用三维LBM对液滴的润湿维度进行了研究。当液滴从Cassie态转变到Wenzel态时,液滴有可能只润湿接触线附近的区域,而中间的区域则不被润湿,称为一维润湿。或者液滴全部润湿液滴下方的区域,称为二维润湿。我们通过模拟和理论研究阐明发生不同维度润湿的必要条件。