高通量聚焦和分离细胞等粒子对生物医学应用极具吸引力,而基于惯性效应的微流控芯片具有进样量少、流动速度快、便于携带等优点,恰好非常适合于生物医学中的疾病即时检测技术。近年来,采用对称弯曲微通道结构进行惯性聚焦和分离的微流控芯片,由于其可并列排布的线性结构、较小的体积、优越的粒子聚焦性能和易于实现的粒子分离等优点,引起了人们的极大兴趣。然而,这些微通道的曲率方向是交替的,导致相应二次流的大小和方向的变化,这种变化沿通道的积累会导致粒子不可预测的惯性迁移行为。针对这种现象本文采用数值模拟的方法,模拟流场变化以及其与微尺寸粒子之间的相互作用,研究了不同条件下锯齿形通道内粒子的惯性聚焦特性。首先,对变化流速下不同尺寸粒子的迁移行为进行计算,结果表明,当流速较低时,惯性升力与Dean曳力能够将粒子平衡于通道两侧靠近壁面位置,而当流速不断增大时,在通道截面不断变换方向的Dean流在流场内占主要作用,能够将粒子聚焦于通道中心。相比于小粒子,大粒子的聚焦位置更偏向通道中心且聚焦效果更好。然后,对不同几何尺寸通道内粒子的迁移行为进行计算,结果表明,锯齿角60°可以达到不破坏粒子聚焦状态的最小通道压降,而通道高宽比0.5是可用于粒子聚焦分选效果最佳的锯齿形通道结构,并将计算结果整合绘制成粒子聚焦模式分布图。最后,分别以蛇形通道、方波形通道和锯齿形通道为计算环境研究相似结构通道内粒子在惯性流场中迁移特性的差异。结果表明,当流速较高时,锯齿形通道的聚焦效果最好,且被证明具有不错的粒子分离潜力,在Re C=62.5的情况下能够以10μm的距离分离5μm和10μm粒子。因此本文对惯性对称弯曲通道结构的选择和优化具有指导意义。