微通道内气泡流的流型演变和流体动力学特性对微通道热管的强化传热、微化工领域液滴控制等方面具有重要意义。本文使用前沿追踪法(Front Tracking Method,FTM)对微通道内气泡流动进行了直接数值模拟研究。FTM方法基于“单流体”方程进行求解,使用相互关联的拉格朗日网格代表界面点,在结构化的欧拉网格上求解流场后,对界面点进行移动,并以此得到标记函数,通过标记函数区分不同流体。因为每个界面点所代表的界面都是确定并已知的,所以使用FTM方法求解的流场,可以精确的捕捉界面的位置。文章使用单气泡自由上升的案例进行了网格无关性检验和验证对比。研究了在狭窄通道内受浮力上升的单气泡经过突然扩张通道的运动。首先研究了狭窄通道和宽阔通道的通道宽度比对气泡形态和上升速度的影响,发现气泡形态在狭窄通道、扩张部位和宽阔通道3个部分呈现出不同的特性,气泡在离开扩张处时会达到高宽比最大状态。随着通道宽度比的增大,气泡最大高宽比减小。然后分析了Eotvos数(Eo)和Morton数(Mo)的影响,在较小Eo数时,减小Mo数,气泡高宽比减小,气泡上升速度增大。增大Eo数,气泡上升时形变更加严重。改变初始时刻气泡相对于狭窄通道的位置也会对气泡的形态产生影响,当气泡初始位置靠近单侧壁面时,气泡在横向上的变形比较严重,在两侧壁面之间呈现出摆动上升。文章主要内容是在微通道中有入口速度的情况下改变不同参数研究单气泡、双气泡的运动情况,发现:随着微通道入口Re数的增大,气泡对流场的扰动变小。虽然不同入口Re数情况下,气泡对流场的扰动出现很大的不同,气泡最终上升速度随着入口速度的线性增大而线性增大。气泡到壁面的初始距离达到2.5倍气泡直径后气泡的横向运动很小。减小通道尺寸对气泡速度和形态都有影响。随着通道宽度的减小,气泡上升速度减小,气泡高宽比增大。改变气泡数目研究多气泡以及气泡群的运动。由于双气泡的抑制,双气泡最终速度比单气泡运动时较小。初始间距不同的水平双气泡最终稳定的横向位置几乎一致。当横排双气泡靠近壁面时,与壁面距离决定了双气泡最终是以引导与尾随的关系运动还是并排运动。对于竖排双气泡,气泡间距决定了气泡是否会融合以及融合需要的时间。随着距离的增大,双气泡融合需要的时间增大,直至不发生融合。对于不会融合的双气泡,双气泡上升速度会快速趋于稳定;对于发生融合的双气泡,在融合之前,双气泡的速度不断增大,尾随气泡上升比引导气泡快。竖排双气泡到壁面的距离影响了双气泡中哪一个会成为引导气泡,双气泡越靠近微通道中心附近,初始时位于下侧的气泡就越容易成为引导气泡或者双气泡横向运动减小双气泡发生融合。气泡运动规律具有一定相似性,气泡群运动会逐步演化为几个部分的气泡群的组合。