W/O即油包水微液滴是一种广泛存在的液液两相现象,在DNA分析,蛋白质结晶和分离,酶催化反应动力学分析,单细胞分析,微生物培养,微混合反应,微纳颗粒合成,人体毛细血管分析,临床上的药物缓释等领域均有广泛的应用。近年来,利用微流控技术制备W/O微液滴由于其液滴尺寸的高度可控性,稳定的液滴直径分布及较高的液滴生成频率等优点正日益受到重视。许多科研人员致力于通过数值模拟和实验分析等方法对微通道内单分散相的形成机理,尺寸分布和生成频率及其影响因素进行研究,并尝试发展相关理论模型和方法对微通道内生成单分散相的相关参数进行预测。本文对十字交叉型微通道内油水两相流形成W/O型微液滴的过程进行三维数值模拟研究。数值模拟采用商业软件Fluent中的VOF模型,研究水油两相的流速和黏度以及两相之间表面张力等因素对两相形成机理,微液滴生成的形状,生成频率及尺寸分布等的影响。结论如下:(1)随着两相Ca数的变化,微通道内W/O微液滴生成表现为不同的机制:在离散相Ca数较低时,W/O微液滴的生成模式随着连续相Ca数的升高,依次经历拉伸挤压模式,滴状剪切模式,单分散射流模式以及紊乱射流模式;当离散相Ca数较高时,则产生滑移流,节状形变流以及管状流等模式。其中只有拉伸挤压模式,滴状剪切模式和单分散射流模式能够生成单分散微液滴。(2)液液两相的流速对W/O微液滴生成的尺寸和频率有较大影响:微液滴的直径随连续相流速的增大而减小,微液滴的生成频率随连续相的增大而加快。当两相流速较高时,微液滴的尺寸主要受两相流速比的影响,两相流速影响减弱。(3)两相表面张力和连续相黏度对微液滴的影响随Ca数的变化而不同,在低Ca数下,表面张力占主导地位;在高Ca数下,连续相黏度占主导地位。生成微液滴直径随表面张力的增大而增大,随连续相黏度的增大而减小。微液滴的生成频率随两相表面张力的增大而减小,随连续相黏度的增大而增大。