多孔介质内渗流是环境、能源等多学科领域广泛涉及的一类复杂流动过程,并且具有典型的多尺度特性。孔隙尺度数值模拟研究可以获得多孔介质内部流体流动的详细信息,但孔隙模拟待求未知量“自由度”巨大,计算异常耗时,难以应用到实际工程中。尺度提升过程通过分析孔隙流动规律,获得宏观的等效参数,进而实现相对快速的计算。基于此,本文针对多孔介质渗流的物理问题,分别开展基于格子玻尔兹曼的孔隙尺度模拟和基于参数传递的尺度提升研究,实现了“孔隙-达西-低阶”尺度相结合的多孔介质渗流的尺度提升过程,具体内容如下:首先,本文基于格子玻尔兹曼方法依次研究了孔隙、裂缝、裂隙多孔介质内部的流动规律。研究表明多孔介质孔隙率及其固体骨架的结构对其内部流动具有重要的影响,且裂缝内流体渗透性明显大于孔隙渗透性能。在本文测试算例中裂隙介质流量较原孔隙介质最高可提高2个数量级;对于不同类型的多孔介质,在研究的压差范围内,其内部的流动满足达西定律所描述的规律。其次,通过孔隙模拟获得了典型多孔介质结构的等效渗透率,实现“孔隙-达西”尺度提升过程。测试算例的计算结果反映了孔隙流动的宏观规律,是孔隙流动的粗化表达;对比研究了随机取样和划分子区域取样求解渗透率的方案,其中子区域取样方案可以降低随机因素的影响,使得尺度提升较孔隙模拟的偏差降低到10%以下。上述研究基础上,通过POD低阶模型,并以POD基函数为媒介,实现了“孔隙-达西-低阶空间”的尺度提升。本文算例表明,其计算结果与孔隙尺度模拟的平均流量最大相对偏差为9.23%,但尺度提升具有明显的加速效果,加速比达到195倍,在实际应用中具有良好前景。