微液滴技术利用互不相溶的流体在微通道中形成液滴,可以实现对流型和液滴尺寸的精确控制,具有制备液滴的体积小、比表面积大、大小均匀、流态稳定等优点,且过程易于控制、无交叉污染,适用于构建理想的微生化反应器。随着微流控技术的革新,液滴微流控正朝着集成化发展,具备在单个系统内进行复杂小体积实验的能力,其中按需操控液滴至关重要。微液滴操控主要分为主动法和被动法两类。被动法依赖于微通道结构尺寸的设计来改变液滴的生成与流动方式,主动方法则通过外部能量场在流体中产生能量梯度以控制液滴的流动。其中基于液滴磁响应特性的磁驱动主动操控法,将顺磁性纳米颗粒等磁响应元件引入液滴,具有远程可控、易切换、无发热以及生物相容性等优点。本文采用被动法与外加匀强磁场操控相结合,对同一流动体系内的水滴和磁流体液滴进行同步操控,系统研究了双液滴的生成、分离和融合动力学特性,为建立和完善高效的微反应体系提供理论指导。首先,探究了双液滴在对流双T型结构处的生成动力学特性。通过对比分析双液滴的流动行为,将实验中观察到的液-液-液三相流型划分为磁滴切割流、水滴-磁滴交替破裂流、水滴切割流和混合流四种,综合考虑流量与匀强磁场对液滴动力学行为的影响,绘制得到实验流速范围内的三相流型图,可预测三相流型间的相互转换。在此基础上,针对水滴-磁滴交替破裂流中双液滴的生成动力学展开了深入研究,明确了液-液-液三相流中液滴的生成机制主要有自由破裂、Squeezing-Cutting和Dripping-Cutting。研究发现外加磁场的场强对双液滴尺寸的影响具有耦合性,而磁场方向会影响磁流体液滴和水滴各自生成过程中各阶段所占的比例。其次,制备了带有坐标参照系的渐扩对流双T型微通道,在控制三相流型为水滴-磁滴交替破裂流的条件下,探究了双液滴在通道内的分离动力学特性。通过分析磁场对双液滴流动分离行为的作用机制,明确了匀强磁场下磁滴的迁移机制为磁滴受Maxwell应力发生形变后,椭球形磁滴两尖端周围流场分布产生不对称性从而与水滴分离。系统探究了在磁场方向与流动方向的夹角α≠90°、α≠0°的工况下,磁流体液滴的径向位移与双液滴的分离效果规律。明确了磁场强度、流量比Qo/（Qw+Qf）对磁流体液滴的径向迁移距离影响,研究发现双液滴的分离状况受场强、流量比Qo/（Qw+Qf）与微通道结构尺寸的综合影响。最后,对上述渐扩对流双T型微通道增设一宽为0.8 mm,长为2 mm的膨胀区,实现了在同一微通道内双液滴的可控融合或分离,并详细探究了双液滴的融合行为特性。针对双液滴在流经膨胀区的过程中的液滴界面变化行为不同,可分为双液滴融合、双液滴接触-分离、双液滴不接触-分离三种流型。基于此,通过合理的控制流量与外加磁场,明确了基于本实验通道结构,不同磁场条件下双液滴的融合或分离的流速区间。研究发现双液滴的融合行为集中发生在低流速条件下、靠近膨胀区出口的位置,且磁场对双液滴的融合具有促进作用。该论文有图43幅,表3个,参考文献118篇。