随着科技开始迈向微型化、精细化的道路,微流控技术被提出且得到迅速发展。利用微流控技术形成的微液滴,在药物制备、动力、石油开采和冶金等工业领域得到普遍应用。由于微尺度下液液多相流体力学特性与宏观尺度有很大区别,实现精确控制微液滴的大小与均匀度成为当前研究的重点。研究液液多相流体系下的微液滴形成过程和液滴长度的影响因素,有利于实现对微液滴大小和均匀度的精确控制。本课题以粘度为5cs、20cs和60cs的硅油为分散相,表面活性剂SDS浓度为0.1%、0.3%、0.5%和1.0%的蒸馏水为连续相,利用高速摄像机对入口段结构为标准T型、对流T型和十字型的微通道内液液两相流实验结果进行图像采集,通过Matlab进行图像后处理,对截面尺寸为400 μm×400 μm的微通道内液液两相流体系进行了研究。考察了各相作用力、两相流量、两相物性参数、微通道入口段结构和表面活性剂含量对微液滴的形成过程和液滴长度的影响。为了良好的预测和控制微液滴的生成时间,实现微液滴生成的稳定性和周期性,同时对微液滴生成时间也展开了研究。在对微液滴形成过程的研究中发现,随着分散相与连续相流量比的减小,依次观察到了环状流、弹状流、滴状流和喷射流四种流型。不同流型的形成机理不同,惯性力主导环状流的形成,界面张力主导弹状流的形成,而滴状流和喷射流的形成则主要由剪切力主导。固定一液相的流量改变另一液相的流量,当分散相与连续相流量比减小时,越有利于下一流型的形成;当分散相粘度增加时,环状流区域覆盖范围逐渐扩大,弹状流区域覆盖范围逐渐缩小;在未达到临界胶束浓度前,随着连续相中SDS浓度的增加,越有利于液滴的形成;当采用不同入口段结构制备液滴时,标准T型微通道制备液滴的效果最好,十字型微通道制备液滴的两相流量范围最大。本文建立了液滴由环状-弹状与弹状-滴状过程的流型转换线预测关联式,将预测结果与他人文献中流型转换线的实验结果进行比较,该关联式的预测吻合度较高。在对液滴长度影响因素的研究过程中发现,两相流动参数是最主要的影响因素。当连续相流量、毛细数和表面活性剂浓度增加时,液滴长度减小;当分散相流量和流量比增加时,液滴长度增大;而分散相粘度的变化仅在弹状流区域对液滴长度有微弱影响,在多数情况下几乎无影响;在不同入口段结构中,标准T型结构内形成液滴的液滴长度最小。本文针对弹状流和滴状流液滴长度分别提出了预测关联式,通过与本文实验数据和他人实验数据进行比较,预测结果较好。同时利用两相流量比为参数,确定了标准T型与对流T型结构下形成液滴的液滴长度相对规律。在对液滴生成周期时间的研究中发现,液滴生成周期时间受液滴、液柱长度与两相流量的控制。液滴生成时间随着分散相与连续相流量比的增大而逐渐减少,随着液滴长度的减少或液柱长度的增加而减少,随着连续相毛细数的增加而减少。在已有液滴长度预测关联式的基础上,拟合出了液柱长度和液滴生成时间的预测关联式,该关联式的预测效果较好。