微流控芯片将取样、混合、分离、稀释、反应等复杂的操作集成到方寸大小的芯片上，与传统的分析实验室相比具有自动、快捷以及样品消耗低等优点，将会带来生化分析与医学诊断等科学技术的革命性变革。微流控芯片按照流动方式可分为微通道内连续流体流动和离散微液滴的数字化运动两种。连续流体流动是以微泵、微阀等元件对微通道内的流体流动进行调控，而微液滴数字化运动则是对离散的微液滴施加驱动力对其运动进行操控。流体的驱动是实现芯片功能的前提条件，目前以电场力为驱动源，以电水动力学为理论依据的微流控芯片占据着主要地位。微流控芯片中的电场驱动可以分为直流电场驱动方式和交流电场驱动方式，其所涉及的电水力学现象主要包括近壁面流体的电渗流动，由于电场导致溶液中产生焦耳热而出现的电热流效应，以及数字化微流控芯片中普遍采用的介电润湿现象。本文以电水动力学理论为基础，采用实验观测和数值仿真的研究方法，对连续流体和数字化流体的微流控芯片中的几个重要基础问题进行了研究，主要内容和结果包括以下方面：1.基于开放式介电润湿的液滴操控与振荡的实验研究。根据介电润湿的基本原理，试制了分列式电极介电润湿芯片，并在其上进行了液滴的驱动传输、合并和振荡的实验研究，重点考察了液滴运动过程中的动态接触角和接触线的运动状况，明确了其在液滴的驱动和振荡过程中所起到的关键作用，另外还发现了一种非对称振荡现象。2.电场-温度场-流场全耦合的电热流模型的建立及其在电热流微泵模拟中的应用。针对现有的交流电场下电热流动模型的不足，提出了一种全耦合的模型，通过对电热流微泵的数值模拟，将全耦合模型和传统模型进行了对比，不但验证了新模型的正确性和更强的模拟能力，还发现了提高电热流微泵流速的方法。3.平面-针电极结构液滴介电润湿中液滴内部电热流动的数值模拟研究。前人研究发现在高频下交流电润湿液滴形态基本无振荡，但内部存在电热流流动导致的涡旋运动。尽管经典的电热流模型，能够得合理解释这种现象，然而在温升、流速和出现最大流速的顶点频率等具体参数上，实验和数值模拟结果并不相符。本文根据全耦合电热流模型对液滴内部流动重新进行了分析并与原有模型及实验结果进行对比，进一步证明了全耦合模型的准确性。另外论文还对电极位置和大小等影响电热流动的参数进行了深入的分析。论文的研究成果不仅对于微流控芯片技术中电润湿动力学和电热流动的机理的探索具有重要意义，部分研究结果对于微流控芯片的实际应用也很有指导意义。