液滴撞击固体壁面作为一种典型的自由表面流动问题,因其很强的质交换和热交换能力而被广泛应用在诸多领域中。国内外对液滴撞击水平及倾斜固体壁面进行了大量的研究,但对撞击弯曲壁面的动力学过程还知之甚少。正确认识液滴在曲面上的撞击、变形等现象,探索全面准确的液滴撞击曲面物理过程的描述方法和理论解释,发展准确的液滴微细现象测试技术和计算模型,对于发展液滴冲击条件下的液体流动理论、传质传热理论具有重要价值,也为研究先进工程技术提供更好的基础。利用高速摄像仪观测了蒸馏水、无水乙醇以及甘油液滴撞击水平、倾斜以及弯曲壁面的流动规律,系统的分析了液滴物性对撞击过程的影响,以及在不同撞击壁面上的影响。撞击平面和斜面时采用金属铝作为实验壁面。通过调节液滴下落高度,得到撞击速度对撞击过程的影响,而且在实验中测得无水乙醇液滴撞击水平壁面时发生飞溅的临界速度,观测蒸馏水液滴和无水乙醇液滴撞击水平壁面的俯视图,得到了表面张力在回缩阶段对过程的影响；撞击斜面时,随着撞击速度和倾斜角的增加,定性的分析不同液滴的前进铺展因子和后退铺展因子以及达到最大前进铺展因子和最大后退铺展因子的时间的变化规律；撞击弯曲壁面时,研究了在低速条件下撞击不同直径的不锈钢球体和圆柱体的流态变化,获得液滴撞击后的多种现象,铺展、滴落、形成二次液滴及其分裂等,并加以科学的描述和解释,探讨了不同直径、不同速度对撞击过程的影响,得到不同液滴在不同直径球体上铺展完全的临界速度。综合了液滴在三种壁面的流动规律,得到液滴在不同壁面上的受力情况。格子Boltzmann方法作为本文的数值模拟方法,本文围绕其展开讨论,首先简要介绍了格子Boltzmann方法的历史、基本思想和特点,以及该方法中应用广泛的LBGK模型。针对液滴撞击固体壁面的多相多组分流体系统,介绍了三种模型,即颜色模型、自由能模型和伪势模型,并最终选取伪势模型作为本文的数值模拟方法。为了验证模型的正确性,应用此模型模拟了液滴撞击水平固体壁面的流动状态,并与实验结果进行了对比,验证了该模型在模拟液滴撞击问题上的适用性和正确性。通过改变壁面润湿性,得到液滴在润湿性较差的壁面上发生反弹的现象,并且利用单一变量法,获得液滴的粘性力及表面张力在不同铺展阶段的作用强度。进而应用模型模拟了液滴撞击弯曲壁面的流动过程,得到其流动规律,定义了液滴在弯曲壁面上铺展的四个阶段—运动、铺展、底部成核以及滴落。当速度较大或壁面润湿性较差时,液滴易发生飞溅。通过对液滴发生飞溅时内部速度场分布的分析,从理论上解释了液滴发生飞溅的机理。重点考察了液滴在不同速度、不同润湿性壁面上的流态发展。在此基础上,给出了液滴在不同润湿性壁面上发生滴落和飞溅的临界韦伯数。