微粒的捕获与移动是微操作中的关键技术,广泛应用在生物工程、医药、微装配、化学分析、材料性能评定等各个领域。基于流体的微粒操作方法,通过控制流场,实现微粒的捕获与运动,不会对微粒造成机械伤害,显示了其非常优越的安全性和可操作性。本文研究了通过流体捕获和控制微粒的方法,从理论上评价了流场的压力和速度分布特性,通过仿真分析了流场参数变化对微粒控制性能的影响,并通过实验证明了提出方法的正确性。论文首先研究了对向流捕获与控制微粒的方法:通过对向流场的驻点附近区域,在微粒表面形成的压力面来捕获并“挟持”微粒;通过控制对向流场驻点的移动,驱动微粒;通过改变对向流场方向,改变流场对微粒的夹持方向,实现了任意形状的微米级微粒的稳定捕获以及沿任意方向的定量、定向运动。然后提出了基于旋流的微粒位置和姿态控制的方法:利用旋流中心附近的区域捕获,控制微粒。通过旋流驱动微粒在其中心附近稳定转动,通过改变旋流强度,调节微粒的转动角速度;改变旋流场的旋转方向,微粒转动的方向也会随之改变。通过控制旋流中心位置的移动实现微粒位置的控制。建立了旋流场的射流附壁模型,推导了微管参数与旋流场形态之间的定量关系。在以上分析基础上,建立仿真模型,进一步分析了对向流场、旋流场的速度压力分布特性,分析了参数变化对微粒控制性能的影响,讨论了流体控制微粒运动的动态特性。最后搭建了实验平台,通过实验验证了提出方法的可行性。研究和实验结果表明:通过构建对向流场、旋流场可以捕获和控制微粒。根据微粒参数,合理匹配流场参数,可以捕获和控制任意形状的微粒做定向、定量运动,实现无接触的微粒的捕获与定位以及姿态调整。