微流体技术是化学工程领域的重要前沿方向，广泛应用于精细化工、生物检测、医药、材料、能源等领域。《微流体技术中的格子玻尔兹曼方法》一书介绍了以格子玻尔兹曼方法为架构的计算流体力学模型化方法，由浅入深，由简到繁，系统论述了微流体技术中的单相流和多相流体系涉及的流体流动、组分输运和反应过程的模型化方法；尤其发展了多松弛时间方法，可用于预测高黏度比流体、非牛顿流体等复杂体系的多相微流体流动规律和特性。
本书凝练了清华大学程易教授团队的长期研究成果，适合作为化学工程、流体力学、工程热物理、生物、医药等领域科研与教学的参考读物。
程易，清华大学教授、博士生导师。长期从事多相反应工程研究和新过程开发，尤其是微化工、工业催化和等离子体化工等技术的前沿研究工作。作为负责人或课题骨干承担了多项科技部973课题、863重点项目、科技支撑项目、国家自然科学基金（重大、面上）项目、教育部项目以及若干横向合作和国际合作项目。以第一完成人获得教育部自然科学奖一等奖和石化联合会科技进步奖一等奖各一项；曾获石化联合会青年科技突出贡献奖和全国化工优秀科技工作者、中国颗粒学会宝洁青年颗粒学奖等奖项。入选教育部新世纪优秀人才支持计划、科技部中青年科技创新领军人才、中组部国家“万人计划”领军人才、北京市高等学校教学名师等。负责的“反应工程基础”课程获评国家级一流本科课程、清华大学标杆课，以及中国化工教育协会第七届石油和化工教育教学成果奖特等奖。现任中国颗粒学会常务理事、流态化专委会副主任，中国化工学会化工过程强化专业委员会副秘书长、微化工技术专业委员会委员。
迄今已发表学术论文300余篇。担任国内《化工进展》《石油化工》《低碳化学与化工》等期刊编委；曾主编Multiphase Reactor Engineering（Wiley出版社）、《低温等离子体化工》（国家出版基金资助项目，化学工业出版社）、《多相流测量技术及模型化方法》（化学工业出版社），参编Essentials of Fluidization Technology（Wiley出版社）、Multiphase Flow Handbook（CRC出版社）。
第1章 微化工技术中的多相流基础和应用 001
1.1 微化工技术 003
1.2 液滴微流控技术 004
1.2.1 微液滴的生成规律 004
1.2.2 微液滴的制备方法 009
1.2.3 微液滴内部的混合 012
1.2.4 液滴微流控技术的应用 014
1.3 多相微流体体系的模型和数值模拟方法 020
参考文献 023
第2章 格子玻尔兹曼方法的基础理论 033
2.1 LBM的发展历史 034
2.1.1 格子气自动机 034
2.1.2 LBM的模型提出 036
2.1.3 LBM的模型改进 037
2.2 LBM的基本方程与范式 038
2.2.1 LBM的基本方程 038
2.2.2 DdQq离散模型 040
2.2.3 模拟的边界条件 042
2.2.4 模型参数的确定和单位转换 045
2.3 多相多组分LBM模型 046
2.3.1 伪势模型 046
2.3.2 颜色梯度模型 050
2.3.3 自由能模型 053
2.3.4 界面追踪模型 053
2.4 LBM计算的实现 054
2.4.1 初始化 055
2.4.2 计算终止判定 056
2.4.3 宏观量统计 056
2.4.4 碰撞 056
2.4.5 对流 057
2.4.6 输出 057
参考文献 058
第3章 均相微流体中的流动、混合与反应 063
3.1 均相微流体中的流动和混合 064
3.2 均相微流体中多组分混合与反应的LBM模型和模拟方法 070
3.2.1 多组分体系混合的LBM模型 071
3.2.2 带有化学反应的多组分体系的LBM模型 072
3.3 T形微混合器中的流体流动和混合模拟 074
3.4 不同入口结构下均相微流体的混合和化学反应 080
3.5 不同通道几何结构下均相微流体的混合和化学反应 087
参考文献 090
第4章 多相微流体中液滴的生成、分裂和流动规律 093
4.1 微液滴在T形通道中的生成 094
4.1.1 模型建立与验证 094
4.1.2 微液滴的生成过程模拟 101
4.2 微液滴在T形通道中的分裂 103
4.2.1 T形通道液滴分裂的基本原理与数学模型的建立 103
4.2.2 数学模型设定与验证 112
4.2.3 不对称流场对液滴分裂流型划分的影响 114
4.2.4 液滴在T形通道中的堵塞分裂流型 115
4.2.5 液滴在多级T形通道的分裂行为 120
4.3 微液滴在微通道中的流动行为 123
4.3.1 多相多组分伪势模型的建立与验证 123
4.3.2 微液滴在直通道中的运动 129
4.3.3 微液滴在弯曲通道中的运动 134
4.4 多相液滴的热力学平衡构型 136
4.4.1 多相不互溶体系颜色梯度模型的建立与验证 137
4.4.2 界面张力对三相乳液构型的影响 144
4.4.3 相体积比对Janus液滴构型的影响 145
4.5 核壳结构液滴制备的过程模拟 148
4.5.1 模型和参数设定 148
4.5.2 核壳结构液滴生成过程的典型流型 149
4.5.3 分散相黏度对核壳结构液滴生成过程的影响 153
4.6 Janus液滴制备的过程模拟 154
4.6.1 模型和参数设定 155
4.6.2 流动条件对Janus液滴生成过程的影响 157
4.6.3 分散相黏度对Janus液滴生成过程的影响 158
4.6.4 Janus液滴分散相的动态断裂过程 159
参考文献 162
第5章 多相微流体中的混合、传质和反应 167
5.1 运动微液滴内的混合行为 168
5.1.1 两相稀溶质颜色梯度模型 168
5.1.2 模型验证 170
5.1.3 模拟体系及混合程度的评价 172
5.1.4 液滴运动速度的影响 173
5.1.5 液滴形状（长度）的影响 175
5.1.6 通道内液滴融合过程 178
5.2 微液滴内的被动混合过程 180
5.2.1 模拟体系设定与混合评价方法 180
5.2.2 直通道中的液滴内混合行为模拟 183
5.2.3 阻碍物对液滴内混合的调控规律 184
5.2.4 溶质初始分布的影响 186
5.2.5 非对称阻碍物对液滴内混合的影响 189
5.3 微液滴内的主动混合过程 191
5.3.1 附加作用力模型 191
5.3.2 双乳液液滴内扩散传质过程的模拟 192
5.3.3 核层液滴主动运动过程的模拟 195
5.3.4 “搅拌子”运动轨迹的影响 198
5.3.5 圆周运动中振幅的影响 201
5.3.6 液滴内组分初始分布的影响 202
5.4 三相稀溶质颜色梯度模型的建立 204
5.4.1 三相稀溶质传递LBM的建立与推导 206
5.4.2 Chapman-Enskog分析与推导 212
5.4.3 模型的数值验证 216
5.5 两相三组分互溶伪势模型描述运动微液滴内的混合行为 226
5.5.1 直通道和弯曲通道中液滴内部的混合 226
5.5.2 相互作用强度系数的确定 231
5.5.3 液滴产生方式对液滴内部混合的影响 233
5.6 液滴微反应器内混合-反应过程的模拟 240
5.6.1 带有化学反应的多相多组分LBM模型 240
5.6.2 微液滴内的纯物理混合过程的模拟 243
5.6.3 理想条件下静止液滴内的反应过程 247
5.6.4 运动液滴内的反应过程 249
5.6.5 反应过程的直观结果 252
5.7 Janus液滴在输运过程中传递规律的模拟 254
5.7.1 模拟体系设定 255
5.7.2 不同化学反应速率下液滴微反应器内部反应-传质过程 256
参考文献 258
第6章 复杂流体物性体系的多相微流体LBM模型和应用 263
6.1 组分混合导致的动态界面张力的模型化方法和应用 264
6.1.1 两相三组分体系LBM的建立与推导 264
6.1.2 多尺度分析与推导 268
6.1.3 模型的数值验证 271
6.1.4 含有两组分的液滴在微通道中流动和传递过程的模拟 280
6.1.5 动态界面张力对液滴生成过程的影响 285
6.1.6 液滴内部混合引起的动态界面张力研究 294
6.2 高黏度比多相微流体体系的MRT-LBM模型和数值模拟 301
6.2.1 两相多松弛时间颜色梯度LBM模型的建立与验证 302
6.2.2 T形通道下高黏度比体系的液滴生成过程研究 309
6.3 含非牛顿流体的多相微流体的MRT-LBM模型和数值模拟 313
6.3.1 幂律流体的本构方程 313
6.3.2 MRT颜色梯度LBM模型中流变方程的耦合 314
6.3.3 含非牛顿流体的多相微流体的MRT-LBM模型验证 315
6.3.4 流动聚焦通道中涉及非牛顿幂律流体体系的液滴形成过程 320
6.4 三相MRT颜色梯度LBM模型的建立与验证 332
6.4.1 三相MRT颜色梯度LBM模型的建立 332
6.4.2 流动聚焦通道下双乳液生成机理的研究 337
参考文献 345
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