微流体技术是近年来兴起的一种前沿技术,气液两相流是其重要的研究内容。本文用自制的激光影像系统、高速摄像仪研究了微通道内气液两相流、气泡的生成及流动特性;用微粒子成像测速仪(micro-PIV)研究了微流体内的速度场分布。具体研究内容包括:观测了竖直矩形微通道内气液两相流流型:泡状流、弹状流、环状流、环状—分层流、分层流。建立了相应的流型转变图。提出了一个液膜厚度的预测模型,预测值与实验值吻合良好。研究了错流T型微通道内气泡在牛顿流体及非牛顿流体内的生成。气泡在牛顿流体中的生成区域可以分为挤压区、过渡区和滴状区。提出了各区域内气泡尺寸的预测模型。非流顿流体PAAm溶液的剪切变稀特性影响气泡头的形状、气泡生成过程以及气泡的生成体积。用micro-PIV测量了方形截面微通道内单相流的流场分布,实验值与理论值吻合良好。速度场分布的测量结果提供了一种预测非牛顿流体流变性质的新方法。研究了聚焦流十字型微通道内气泡在牛顿流体及非牛顿流体中的生成机理。考察了操作条件对弹状气泡生成过程及尺寸的影响,并提出了气泡夹断速度和生成尺寸的预测模型。研究表明弹状气泡的生成过程分为膨胀、夹断和脱离三个阶段,气泡头颈部在夹断阶段的速度由流体内产生的积压控制;脱离阶段中气泡头颈部最小宽度与剩余时间呈系数为1/3的指数关系。实验发现非牛顿流体PAAm溶液对气泡头产生拉伸作用,提出了基于气液流量比和雷诺数比的气泡尺寸预测模型。基于气泡形状和流场分布的关系,提供了一种定性预测流体流变性质的新方法。研究了气泡在含有突扩结构的微通道内的聚并现象。随着牛顿流体表面张力的减小,聚并概率大大降低。气泡在非牛顿流体中的聚并时间随着聚并位置的增大而增大,随着两相连气泡之间的距离的减小而减小。发现了两种不同的聚并机理。研究了气泡在含有环形结构的微通道内的流动行为。发现了气泡在T型分岔口的六种不同行为。提出了T型分岔处气泡分裂与非分裂转变线的预测模型。基于气泡在分岔口出口的成对行为,提供了一种气泡管理中的成对气泡生成的方法。