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随着芯片实验（Lab-on-a-Chip）研究的不断发展，利用微流控技术(Microfluidics)对微通道内的液滴实现精确操控，引起了越来越多的研究关注。微通道内液滴的融合和分裂是液滴微流控技术的两大基础问题。对微通道内液滴融合和分裂的现象、流场特性及机理的研究有利于实现各种液滴操控功能，并为液滴微流控芯片（Drop-based microfluidics）的设计及应用提供重要理论指导。 本文利用高速数码显微成像技术(High-speed imaging technique)研究了液滴融合和分裂过程的流动形态，并利用显微粒子图像测速技术(Micro-particleimage velocimetry，Micro-PIV)对液滴融合和分裂过程液滴内部的流场特性进行了定量分析研究，同时利用计算机数值模拟对液滴融合和分裂过程的流动形态及内外流场特性进行了数值模拟研究。具体研究内容包括: (1)液滴在微通道矩形凹槽内和T型交汇结构处的融合机理研究。研究了两相流量比(e=QD/QC)对液滴融合形式、融合机理的影响。液滴在凹槽内的融合主要有3种形式，即:接触融合、正对融合及旋转后融合。当e＜0.3时，液滴不发生融合;当0.3＜e＜0.6时，毛细数Ca从0.001到0.016范围内，只有两个液滴发生融合;当e＞0.6时，会发生三个液滴融合现象。两液滴在T型交汇通道处的融合有5种不同的挤压导致融合的形式，融合效率随两相流量比的增大而增大。 (2)微通道矩形凹槽内和T型交汇结构处液滴融合的流场特性研究。开展micro-PIV实验研究了不同流量下，液滴不同融合方式下的两相速度矢量场特性。利用CFD数值模拟方法研究了液滴融合过程中液滴内外部两相流或三相流流场特性。研究结果表明:液滴在微通道矩形凹槽内的融合过程中，发现后一个液滴包裹前一个液滴的现象。两液滴在微通道T型交汇处的融合是以挤压碰撞的形式发生的。两液滴相互挤压过程中，两液滴内部速度的最大值均出现在挤压中心处。通常挤压中心处x方向速度（Ux）会随y值的变化先增大后减小。 (3)液滴在微通道圆柱形阻碍结构处和Y型分叉结构处分裂过程中的两相流场特性研究。实验研究了液滴分裂过程中液滴的流动形态和内部流场特性，并分析了两相流量对液滴分裂直径的影响。利用三相流数值模拟方法得到了液滴分裂过程的相图、速度矢量图及流场迹线图，并对其进行定量分析。研究结果表明:流量较小时，液滴流经圆柱形阻碍处会分裂成一大一小两个液滴;流量较大时，会分裂成一大两小三个液滴。液滴流经Y型分叉处，当QC相同时，分裂后的液滴长度（l1和l2）随QD的增加而增大。