现有的颗粒动理学理论大多针对气固流动而建立,而在液固流动中颗粒惯性作用显著减弱,紊动扩散趋势增强。在稠密液固两相流颗粒相本构关系中应综合体现流体湍流脉动-颗粒作用以及颗粒间碰撞的共同影响,发展建立稠密液固两相流颗粒动理学模型具有重要意义。此外,大部分工业液态流化介质均表现出典型的非牛顿流变特性,研究非牛顿流体各流变参数对固相颗粒流动特性的影响十分必要。液固流化床以及钻井过程中的岩屑颗粒输运是典型的非牛顿流体-颗粒两相流工业应用,对上述工业过程中的两相混合特性以及颗粒在液相中的悬浮和沉积的研究具有实际意义。本文基于颗粒动理学理论,考虑液相湍流脉动-颗粒作用,引用稠密气体分子动理学中碰撞分量结果求解高颗粒浓度下的固相应力及脉动能传导通量,推导获得了颗粒剪切粘度、体积粘度、颗粒压力以及脉动能传导等固相传输系数的显式表达式,建立了稠密液固两相流颗粒动理学模型。在液固两相流动中,由该模型计算得到的固相传输系数较原模型高;而在颗粒惯性作用较强的气固流动中,该模型计算得到的固相传输系数与原模型十分接近,二者间差异仅体现在较低颗粒浓度时的流体湍流脉动贡献。针对非牛顿幂律流体-颗粒相间作用,提出了考虑流变特性影响的相间曳力模型,在高颗粒浓度（εs≥0.2）下基于Ergun方程修正了颗粒间隙表面处非牛顿流体表观流变参数,在低颗粒浓度（εs<0.2）下基于Wen-Yu模型修正了颗粒雷诺数并采用了考虑流性指数影响的Cd-Ren关联式。在牛顿流体中,该非牛顿曳力模型可退化为Gidaspow模型。在液固鼓泡流化床计算中,相较于原颗粒动理学模型,本文液固颗粒动理学模型计算获得了与实验结果更吻合的床内平均颗粒浓度和速度。当液相速度高于2.5倍最小流化速度时,固相粘度由其动力分量主导;当固相浓度高于0.25时,其粘度中碰撞分量占优。在液固循环流化床计算中,本文模型计算获得了与实验值更吻合的颗粒浓度及速度沿提升管径向的分布。此外,采用该液固颗粒动理学模型结合本文非牛顿流体-颗粒相间曳力模型对幂律流体颗粒流化床的计算表明,在不同流变参数、颗粒直径以及液相流速下该曳力模型均得到了与实验值更加吻合的床层空隙率结果。针对井筒环空内非牛顿钻井液对岩屑颗粒的输运机理进行了数值模拟研究。计算得到了岩屑浓度及速度分布沿钻杆旋转方向的摆荡现象以及包括悬浮区、移动床区和固定床区在内的岩屑颗粒运移三层流态。井斜角较低时,岩屑运移以悬浮流动方式为主;井斜角较高时,岩屑颗粒滚动运移流态逐渐凸显。井斜角在35°到65°之间时,岩屑输运效率最低而液固流动压降最高。之后,采用嵌入式滑移网格方法实现了岩屑输运过程中钻杆的行星旋转。钻杆的轨道公转周期性地刮削环空底部岩屑床,更多岩屑颗粒由固定床层进入悬浮区进而被运移出井筒。当钻杆自转与公转反向时,将出现显著的液固两相二次流。随着钻杆自转、公转速度以及公转半径的增大,岩屑输运效率得到一定程度的提高,然而这显著地增大了液固混合物施加在钻杆上的力矩。此外,提出了脉冲钻井携岩方案并对其改善岩屑输运的效果进行了数值模拟。脉冲钻井液显著降低了移动床区岩屑浓度并增大了固定床区岩屑轴向速度,提高钻井液速度脉冲的振幅和频率将增大岩屑输运效率。针对非牛顿流体各流变参数的影响,对钻井环空内塑性赫巴流体-岩屑两相流动进行了数值模拟研究。在赫巴特性钻井液对岩屑的输运过程中,提高钻井液屈服应力、稠度系数以及流性指数使得其悬浮分散岩屑颗粒的能力增强,环空底部岩屑轴向流动加速,切向流动面积扩大,岩屑输运效率提高。随着钻井液屈服应力的增大,环空底部岩屑轴向流动增强,而环空上方岩屑轴向流动略有减弱。当钻井液稠度系数及流性指数均较低时,井筒内的岩屑运移为脉动的不稳定过程。