微通道凹槽内流体的流动特性及粒子运动行为是微流控技术研究的重点和难点之一。基于微流控技术中有关微通道凹槽实现细胞或粒子分选的应用背景，探究粒子在凹槽内的运动学机理和流体与粒子之间的作用关系，深入分析粒子的运动行为规律，从而揭示凹槽内粒子特定轨道的形成机理，为细胞的分选和隔离提供理论指导。　　本文采用了显微粒子图像测速技术(Micro-Particle Image Velocimetry，μPIV)、高速数码显微成像技术(High-Speed Imaging Technique)和计算流体动力学数值仿真，并开发了粒子运动动态行为跟踪算法，系统地研究了微通道凹槽内部流体的流动特性和粒子运动行为特性，本文的主要研究内容和结论包括:　　(1)入口雷诺数Re和凹槽几何尺寸对微通道凹槽内流体的流动特性的影响。研究了凹槽内部的速度矢量场、层流涡的大小和涡心的位置变化以及壁面剪应力分布等。随着入口雷诺数(89～400)的增大(入口流速0.8～3.6ml/min)，凹槽内形成的层流涡尺寸逐渐增大，涡心位置向凹槽后壁面及凹槽出口处移动，到达某一位置（x*=0.75，y*=0.20）后保持不变。另外，微凹槽的后壁面拐角处发现了类似射流状的速度分布现象。主通道深宽比越大，越有利于层流涡的发展，类似射流状的速度分布现象越明显。随着微凹槽几何尺寸的增大，层流涡结构逐渐变扁，从圆形渐变成半月形，并且凹槽底面剪应力逐渐减小。　　(2)微通道凹槽内粒子的运动轨迹特性研究。研究了凹槽内单个粒子的运动轨迹、运动速度及加速度的变化规律。相同流动条件(Re=200)下，粒子在微通道凹槽内被捕获后的运动轨迹是稳定不变的。粒子在凹槽出口位置处，作加速直线运动，速度、加速度均达到最大值。粒子在靠近凹槽后壁面的位置处存在一个运动转折点，在x、y方向上的速度变化率均达到了最大。粒子在经过凹槽底面后速度趋向于稳定，切向加速度趋近于零，近似作匀速圆周运动，法向加速度由流体对粒子的惯性升力提供，与粒子的运动速度和轨道半径相关。　　(3)粒子粒径a对凹槽内粒子运动行为的影响。研究了不同粒径的单个粒子运动轨道分布的差异，以及粒子的速度、加速度的变化规律。在相同的流动条件(Re=178)下，不同粒径(22～38μm)的粒子运动轨道形状相似。随着粒径的增大，凹槽内粒子轨道分布区域面积呈线性增大的趋势，并且粒子的最大速度、最大加速度依次增加。在微通道凹槽出口处，流体对粒子的粘性力作用力与粒径成正比的关系。在凹槽底面位置处，不同粒径的粒子加速度均趋近于零，粒径对粒子运动速度的影响较小，流体对粒子的作用力随着粒径的增大而减小。