材料表面的防抗冰性能是近些年来研究发展的重点,许多研究者通过在材料表面构造微纳结构改变液滴与材料接触界面的状态,从而影响液滴在材料表面的冻结速度和黏附力,使液滴易在外力的作用下脱离材料表面,最终达到防抗冰性能。水滴的凝固是一个复杂的动力学和热力学过程,严重时甚至造成坠机等事故。因此,材料表面的防抗冰性能研究逐渐成为国内、外学者关注的重点。传统CFD方法难以在介观尺度上模拟上述问题。格子Boltzmann方法(LBM)是一种基于粒子的CFD方法。与传统方法不同,它在模拟多相流和相变过程中可以准确跟踪动态界面,同时在保真度和效率上具有明显优势。因此本文采用LBM探究材料表面微纳结构对防抗冰性能的影响,从而为防抗冰材料的制备提供参考。本文应用LBM中伪势能模型和双分布函数热格子模型,对比研究了液滴在三种材料表面的静态润湿性能、动态润湿性能及结冰过程,详细分析了材料表面形貌与材料静动态润湿性能的相互关系。模拟结果表明:对于疏水材料,面积分数越小,接触角越大,滚动角越小,液滴越能快速脱离材料表面;撞击速度越大,最大铺展直径和最大反弹高度越大,液滴撞击在微结构和微纳复合结构的表面更易脱离;微结构和微纳复合结构可显著降低液滴的冻结速度等。本文结论为材料的防抗冰性能研究提供了理论支撑。