复合材料液体模塑成型工艺（Liquid Composite Moulding，LCM）是一种液态树脂直接浸渍纤维预制件并固化成型的低成本制造技术，在航空航天、汽车、船舶、武器装备、运动器械等复合材料关键构件制造中得到了日益广泛的应用。高质量复合材料制品获得的关键技术是实现树脂对纤维织物的充分浸渍。建立LCM工艺的理论模型并对树脂充模过程仿真模拟，是优化工艺方案、降低成本的有效途径。然而，以纤维束编织或缝合的预制体属于一种双尺度多孔介质。近期实验发现，树脂在双尺度多孔纤维预制体中流动时存在非饱和区域，对基于假定树脂流过区域为完全饱和区域的充模理论模型及模拟方法提出了挑战。本文针对树脂在双尺度多孔纤维预制件中的非饱和流动特征，深入开展LCM工艺非饱和充模过程理论与数值模拟研究。在“沉浸理论”基础上，研究沉浸函数的确定方法，建立反映非饱和填充浸润控制方程的离散格式，并研究计算方法，实现对双尺度多孔纤维预制体非饱和流动的数值模拟。对发展和完善LCM工艺充模理论、提高模拟精度、解决高性能低成本复合材料制造关键技术、优化工艺参数和控制产品质量具有重要的意义。论文的主要工作和成果如下：　　1）LCM工艺中树脂在双尺度多孔纤维介质中的非饱和渗流机理与理论模型研究。针对树脂在双尺度多孔纤维预制件中的非饱和流动特征，根据流体力学相关理论，在沉浸理论基础上，推导沉浸函数的表达形式，并采用控制体/有限元法追踪树脂流动前沿，分别建立了微观与宏观流动控制方程的有限元格式，研究了非饱和填充浸润数值模拟时的迭代计算方法。　　2）树脂在纤维束内的渗透性研究。分别建立了纤维束内纤维单丝规则排列和随机排列时，树脂浸润过程的细观有限元模型，并利用有限元计算软件实现了纤维束填充浸润的数值模拟。研究了在恒定压力边界条件下，计算模型内纤维单丝的根数、纤维单丝的排列方式及纤维单丝的长度对纤维束横向和纵向渗透率的影响，进而确定了采用数值模拟方法计算纤维束横向及纵向渗透率时模型中纤维单丝的根数及长度。基于Darcy定律及数值拟合工具，分别提出了纤维束横向和纵向渗透率随纤维束孔隙率变化的关系式。　　3）树脂在双尺度孔隙纤维织物单胞中的浸润模拟及沉浸函数确定。根据纤维预制件的周期性结构特征，分别建立了三种常见纤维织物结构（双向编织、双向缝合及三向缝合）单胞的有限元模型，实现了纤维预制件周期性结构单胞浸润的数值模拟。研究了不同纤维编织结构、树脂黏度及注射压力对单胞填充浸润性能的影响。通过树脂对单胞细观浸润过程的数值模拟，研究分析了纤维织物周期性单胞饱和度的变化规律，进而确定了不同编织结构纤维织物填充浸润过程中沉浸函数的表达形式。　　4）树脂在双尺度多孔纤维预制件中非饱和流动特征的数值模拟与实验研究。根据建立的LCM工艺非饱和充模理论模型，以及本文提出的纤维束渗透率计算公式和沉浸函数的表达式，实现了LCM工艺非饱和充模过程的数值模拟。分别考察了恒压和恒流条件下，树脂填充双尺度多孔纤维预制件过程中的压力、流动前沿附近填充系数和饱和度等重要物理量的变化曲线及分布云图，并与相关实验结果进行了对比，验证了本文中数值模拟方法的准确性。并在该数值模拟方法的基础上研究了流体黏度、注射口压力及流量对纤维织物非饱和填充浸润的影响，并依此实现了薄壁壳体结构填充浸润的数值模拟。