多相流广泛存在于多种工业过程中,其通常伴随着界面现象与流体力学相互耦合。近年来,将多相流与微流控技术结合已逐渐成为一种前沿技术,具有广泛的应用前景。微通道内两相流是该领域的重要研究内容。本文利用高速摄像仪研究了微通道内液滴(气泡)的生成,破裂及聚并过程。具体研究内容包括:第一部分主要研究了磁场调控下聚焦型微通道内磁流体液滴的生成过程。重点关注了磁流体液滴在通道内的扩张及破裂动力学行为。考察了流体流速、磁场强度及磁场方向对扩张及破裂的影响。研究并比较了无磁场(NM)、径向磁场(RM)和轴向磁场(AM)下的液滴形成过程。结果发现,磁流体液滴的体积可通过所施加的磁场来进行有效调控。径向磁场和轴向磁场分别通过影响液滴的扩张阶段和破裂阶段来影响液滴的尺寸。磁流体破裂过程的颈部最小宽度与剩余时间呈幂指数关系。第二部分研究了磁场对磁流体液滴破裂的影响以及反馈作用对气泡破裂的影响。首先研究了匀强磁场及非匀强磁场下T型微通道分叉处磁流体液滴破裂动力学。研究发现在匀强磁场下,可以通过改变磁场强度来调控液滴破裂方式以及液滴破裂频率。在非匀强磁场下,通过改变磁场强度可以调控液滴破裂的不对称度从而使液滴的临界破裂点发生迁移。此外,还研究了气泡在T型微通道分叉处的不对称破裂行为。气泡不对称破裂行为主要归因于破裂所形成的子气泡在下游通道内动力学行为的反馈作用。考察了下游汇聚口处子气泡碰撞以及交替通过出口时的反馈作用对破裂的影响。结果表明,当流速较小且子气泡不发生碰撞时,反馈作用可以忽略。当子气泡在下游汇聚口出发生碰撞时反馈作用较为明显。此外,在高流速下通道瑕疵所带来的影响亦不可忽略。第三部分研究了卫星液滴(气泡)的生成过程。本章前半部分主要关注聚焦型和T型微通道内液-液界面收缩破裂过程中形成的卫星液滴。实验结果表明,在颈部夹断后期,由于粘性力和表面张力的平衡和强弱转换,液滴的颈部不可避免从快速夹断区进入慢速断裂区。研究发现在慢速夹断区颈部的体积几乎保持不变,最细颈部位置也由中间过渡到颈部细丝的两侧,最后在颈部细丝两侧发生断裂并形成卫星液滴。在实验范围内卫星液滴尺寸随连续相毛细数的增长而增长。其后研究了直通道内剪切力引起的液滴(气泡)尾部断裂过程。重点关注了液滴(气泡)尺寸及流速对尾部尖端流的影响。结果表明,随着液滴(气泡)的尺寸或毛细数的增长,其形变愈发显著。存在一个临界毛细数,当大于这一数值,液滴(气泡)尾部将发生破裂并产生尖端流。由尖端流所生成的卫星液滴的尺寸通常比主液滴小三个数量级。论文的最后部分研究了液滴(气泡)的聚并过程。首先研究了气泡在T型微通道汇聚处的聚并行为。在不同的毛细数及气泡尺寸下,实验观测到了三种主要行为:碰撞式聚并、挤压式聚并及不聚并。实验结果表明,中等粘度下不论是碰撞式聚并还是挤压式聚并,其聚并效率都随两相表观流速的增加而降低。两相表观流速的增加将致使碰撞式聚并过渡到挤压式聚并,同时聚并效率小幅增加。此外,连续相粘度的增加或者气泡尺寸的减小都会降低聚并效率。此外,研究了磁流体液滴在不同磁场强度下的聚并过程。两个同轴的磁流体液滴在磁场作用下相互吸引并变形为圆锥体。实验重点关注了两个圆椎体液滴相互靠近相继发生聚并及断裂的过程。通过高速摄像仪发现当液滴之间的距离在10微米左右时液滴相互靠近的界面会形成柱状突起并在两个液滴间形成搭桥。实验结果表明,磁流体液滴聚并的推动力为惯性力而不是表面张力,磁流体液滴聚并后会形成液柱。存在一个临界磁场强度,高于临界磁场强度磁流体液柱将变得不稳定甚至发生破裂,液柱破裂的形式与磁场强度有关。