液滴撞击固体壁面现象在内燃机燃烧、喷雾冷却、农药喷洒及喷墨打印等领域有着广泛的应用,液滴撞击固体壁面过程中的复杂流动行为直接影响着上述工农业应用的实施效果。纳米流体是分散有纳米尺寸颗粒的新型流体,由于纳米流体的优异导热导磁特性,在高效换热及新材料制造领域有着重要的应用前景。高分子材料由于特殊的流变学行为,在微流控和材料沉积制备等领域有着广泛的应用。然而,纳米颗粒和高分子材料的加入往往会使基液表现出包括剪切变稀、粘弹性和屈服应力在内的多种非牛顿流体特性,而非牛顿流体特性的存在会显著改变流体的流动行为。目前关于液滴撞击固体壁面的研究,主要关注的是牛顿流体液滴,尚缺乏针对非牛顿流体液滴撞击固体壁面的深入探索。本文聚焦于非牛顿剪切变稀特性对液滴撞击固体壁面行为的影响,配制了表现出剪切变稀特性的纳米流体和高分子溶液,采用旋转流变仪分析了配制非牛顿流体的流变学行为。基于高速摄像技术搭建可视化实验平台,捕捉液滴撞击固体壁面的过程。基于有限元法耦合水平集方法求解相界面的移动,构建液滴撞击壁面的数值模型。结合实验观察,数值模拟和理论分析探索剪切变稀特性对液滴撞击固体壁面行为的影响。对纳米流体液滴撞击固体壁面的动力学行为进行研究。在不添加分散剂的情况下以牛顿流体环氧树脂为基液配制了含有石墨烯纳米颗粒和碳纳米管的纳米流体。采用旋转流变仪对配制纳米流体的流变学行为进行分析,发现含不同种类和不同质量分数纳米颗粒的纳米流体表现出不同程度的剪切变稀现象。基于高速摄像技术搭建可视化实验平台,实验研究了纳米流体液滴撞击壁面的动力学行为,发现纳米颗粒的加入显著地抑制了液滴在壁面上的铺展和回缩行为。基于有限元法耦合水平集方法捕捉相界面的移动,通过修正的幂律模型描述剪切变稀特性的影响,研究了剪切变稀液滴撞击固体壁面的行为,发现剪切变稀粘度对液滴撞击壁面过程的重要影响。对剪切变稀液滴撞击固体壁面行为的数值模拟研究。为了系统的分析流变学参数对剪切变稀液滴撞击固体壁面行为的影响,基于构建的数值模型,对幂律指数、稠度系数、表面张力、撞击惯性力和壁面浸润性对剪切变稀液滴撞击壁面后的动力学行为进行研究。数值模拟结果表明剪切变稀液滴的撞击壁面行为受液滴局部粘度的影响,而局部粘度与液滴的尺寸、流变学参数以及撞击条件相关。当剪切变稀程度较大的液滴撞击接触角较大的壁面时,会出现液滴回弹的行为。在经典粘性耗散模型的基础上,提出了剪切变稀液滴撞击固体壁面后最大无量纲直径的预测模型。对高分子溶液液滴撞击固体壁面的动力学行为进行研究。选择刚性链高分子材料黄原胶作为添加剂配制了不同质量分数的黄原胶水溶液。采用旋转流变仪分析了黄原胶水溶液的流变学特性,发现黄原胶水溶液显著地剪切变稀行为。将纳米二氧化硅颗粒均与喷涂到壁面上制备了超疏水壁面。基于高速摄像技术研究了纯水液滴和黄原胶溶液液滴撞击超疏水壁面的行为,发现纯水液滴撞击超疏水壁面时会出现奇异射流行为,而在基液中添加微量的高分子材料黄原胶便可以实现对奇异射流行为的完全抑制。基于构建的数值模型分析了液滴撞击壁面过程中奇异射流的生产机制。本文开展的一系列实验、数值模拟和理论研究,初步探索了非牛顿剪切变稀特性对液滴撞击固体壁面行为的影响机制,旨在为基于非牛顿流体液滴撞击壁面行为的应用提供必要的理论基础和技术指导。