随着全球经济不断发展,人类对能源的需求日益增加,同时传统化石燃料（煤炭、石油）造成了严重的环境污染和温室效应,寻找新的清洁能源迫在眉睫。甲烷水合物储量巨大,热值高且清洁无污染,对其进行勘探和开采对于解决全球能源和环境问题具有重要战略意义。甲烷水合物在自然界中主要存储在海底沉积层和永久冻土带,其分解涉及了流体流动、传质、水合物分解吸热反应和水合物固体体积的消融等多个学科的耦合。在本文中,基于Kim-Bishnoi动力学模型,采用格子Boltzmann方法（LBM）,建立了二维甲烷水合物分解的流体流动模型、传质模型和耦合传热模型,并运用固相更新（VOP）法追踪甲烷水合物固体的消融。研究了甲烷水合物在不同开采方式（降压法、注热法和注热联合降压法）、不同影响因素下产气率和累计产气量的变化规律,同时分析了水合物分解过程的解离形态和温度变化特性。得出了如下结论:（1）在降压开采过程中,当边界绝热时,由于不能提供足够的能量,水合物并不能分解完全,包裹状态下累计产气量和悬浮状态下累计产气量分别是完全分解总量的5/6和3/8,表明包裹状态下更有利于水合物分解,同时温度变化几乎相同,说明包裹状态下水合物分解压力起主要的控制作用。当边界加热时,靠近开口处和边界处的水合物由于分别受到压力和温度的影响,会率先分解完成;随着孔隙率、边界温度和初始温度的增大,分解速率也在加快,水合物分解完成的时间减小。（2）在注热开采过程中,水合物分解会随着温度的传递形成一个分解前缘,把水合物分为解离区和未解离区,靠近注水口处的水合物率先分解,水合物分解随着注水温度的传递而不断向出水口分解;水合物随着注水速度和注水温度的增大,分解速率也在不断的增加,注水速度为6ml/min、8ml/min和10ml/min较注水速度为4ml/min甲烷水合物分解完成所缩短的时间分别提高了14.7%、28.2%和35.5%,而注水温度为303.15K、313.15K和333.15K较注水温度为288.15K甲烷水合物分解完全所缩短的时间分别只提升了4.1%、6.9%和9.3%,说明注水速度的影响要大于注水温度的影响,热对流对水合物分解的影响大于热传导的影响;孔隙率的大小对水合物的分解影响很小,几乎可以忽略不计。（3）在注热联合降压开采水合物的过程中,水合物由于受到出口压力和注水温度的共同控制,水合物并没有像注热开采那样形成一个分解前缘,当水合物分解完全时,注水温度并没有完全传递到整个水合物区域,表明压力起主要控制作用,注水温度的影响有限。水合物分解完成的时间仍然随着注水温度、注水速度和孔隙率的增加而不断地缩短,且注水速度的作用要比注水温度的作用大,而孔隙率对水合物分解的作用较小。