多孔介质广泛存在于自然界中,例如,煤、砂岩等非常规能源储层都属于典型的多孔介质。渗透率是影响多孔介质中流体流动等输运性能的重要因素,多孔介质渗透率的研究不仅在油气开采、地下水文学等工程技术领域具有实际的应用价值,而且为理解流体在多孔介质中的输运规律具有科学指导意义。本文通过在立方体空间中随机填充球形固体颗粒生成不同固体体积分数和颗粒半径的三维多孔介质数值模型。利用格子玻尔兹曼法模拟流体在这些模型中的流动并计算得到不同固体体积分数和颗粒半径下多孔介质模型的渗透率,分析了多孔介质中固体颗粒半径和体积分数对渗透率的影响。考虑到在一些工程技术领域,流体在多孔介质中的流动过程中,流场的固体部分往往并非是完全不渗透,而是具有一定的渗透能力。为了研究这些情况下,多孔介质的渗透率与多孔介质结构的关系,本文基于部分反弹格子玻尔兹曼法,对固体部分是部分渗透的多孔介质进行了流动模拟,并计算得到不同固体体积分数和颗粒半径下,当固体部分渗透系数取不同数值时,部分渗透多孔介质模型的渗透率。对固体部分是完全不渗透和部分渗透的多孔介质模型渗透率结果进行了比较。研究了不同固体体积分数和颗粒半径下,固体部分渗透时对多孔介质整体渗透率的相对贡献。针对本文所建立的多孔介质数值模型,本文主要得到以下结论:(1)在固体部分完全不渗透的多孔介质模型中,固体颗粒半径一定时,多孔介质模型的渗透率随着固体体积分数的增大而减小;固体体积分数一定时,模型渗透率随着固体颗粒粒径的增大而增大。当固体体积分数较小时,渗透率受到固体体积分数和固体颗粒半径的影响较为明显。固体体积分数一定时,随着固体颗粒半径的增大,多孔介质模型中固体颗粒随机分布方式的不同使渗透率的波动更为明显。通过对固体体积分数介于15%-63%的模型渗透率进行函数拟合,本文得到了渗透率关于固体体积分数和固体颗粒半径之间的函数关系。(2)通过对比固体取不同有效渗透系数值时多孔介质模型渗透率的数值模拟结果发现:固体取不同的有效渗透系数值时,多孔介质模型渗透率随着固体体积分数和颗粒半径的改变,具有类似的变化规律;当固体的有效渗透系数一定时,相同固体颗粒半径下,随着固体体积分数增加,固体部分的渗透性对多孔介质整体渗透率的相对影响更加明显;相同固体体积分数下,随着固体颗粒半径的增大,固体部分的渗透对整体渗透性的相对影响在减小;相同固体体积分数和颗粒半径情况下,固体有效渗透系数值越大,其对多孔介质整体渗透性的相对影响更加明显。本文的研究结果不仅有助于理解多孔介质中流体的输运方式,而且对油气开采等工程技术领域具有实际的参考价值。