微化工技术借助设备的小型化、模块化实现流动高度可控以及传质过程强化,是实现绿色生产和本质安全的重要手段之一。本文探讨了微通道内气液两相流的流体分布与产品均一性的规律及改善方法,揭示了气液界面失稳的动态演化规律。发现了并行T型微通道中气泡碰撞引起的气液两相流的不稳定性,并提出了将液体进料流一分为二防止气泡碰撞的策略。利用高速摄像装置观察了弹状流型下气泡破裂和分配两种主要流型,并研究了5根支管间气液两相流分布规律。结果证明,对于破裂流型,采用将液体进料流以适当比例分流（分流比β＜0.45）的策略能够提高各支管内气泡大小的均匀性,消除气泡碰撞引起的不稳定性,使得微通道内流体流动更稳定。考察了流体的流速和黏度对气液两相流分布的影响规律,发现了液体按多口分流进料时各支微通道间气泡体积符合等比例关系的规律,并构建了相应各分支微通道内的流体分布模型。研究了直微通道和对称Y型微通道内恒定流速驱动的黏性效应不可忽略的牛顿型流体（称为黏性流体）的初始渗透过程。考察了操作条件、流体特性和动态接触角对渗透过程的影响。在直微通道中,由于惯性力、毛细力和黏性力之间的作用,气液界面位置随时间的演化从线性阶段过渡到幂律阶段,构建了该早期渗透过程的速率的半经验预测模型。随着表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的加入,渗透过程与时间的幂律阶段关系转变为线性阶段关系。在对称的Y型微通道中,增加毛细数Ca或液体黏度,或在溶液中加入表面活性剂SDS,均可有效地减小两分支微通道间的气液界面位置差异。采用较大奥内佐格数Oh对应的流体可增强渗透过程的均匀性和稳定性。探究了微通道中表面活性剂诱导的非对称非强制型气泡夹断机制,揭示了相应过程的细丝界面演化的阶段性标度律及转化、界面自相似性规律、以及后破裂规律。由于惯性力、黏性力和毛细力相对大小的演变,气体分散头颈部夹断过程经历的标度律流区为惯性区、过渡区、惯性-黏性毛细力区、以及毛细区,其中惯性区和惯性-黏性毛细力区域内两侧的气液相界面剖面曲线均符合第二种自相似性规律。在表面活性剂的影响下,细丝破裂后最终生成一系列尺寸不同的卫星气泡,其数量和体积与无量纲数奥内佐格数Oh和韦伯数We相关。