液滴微流控系统具有微型化、区室化、并行化等独特优点,是微流体研究的一个重要分支,其基本操作包括液滴的融合、分裂、筛选等。液滴分裂可以提高液滴的产量,增强液滴的可操作性和灵活性,具有重要研究价值。在传统的矩形通道截面,T型或Y型分裂结构中,进行分裂的主要是最大长度大于通道宽度的“柱塞流状”液滴,而对于体积较小“球状”液滴难以进行有效可控的分裂。因此,本文通过毛细玻璃管与PDMS通道的结合设计了一种锥形微通道结构,实现“球状”液滴的高效多比例分裂。首先,分析了锥形微结构内液滴分裂的机理。阐述了微通道内的液滴动力学理论和传统的液滴分裂理论,建立了锥形微结构通道中液滴分裂的三维仿真模型,通过数值模拟方法仿真分析了液滴的分裂过程,并根据通道内空间流场分布的仿真分析了液滴分裂的机理,为后续研究分析提供理论基础。其次,确定出口通道截面的体积流量比作为影响锥形微结构内液滴分裂的主要流体参数,将分裂后子液滴的直径比与体积比作为液滴分裂体积分配现象的表征。通过仿真分析不同流量比、锥形管伸入主通道深度、锥形口直径、液滴初始大小等流体与结构参数对液滴分裂行为的影响,并总结其影响规律。再次,基于仿真结果设计并加工了具有锥形微结构通道的毛细玻璃管-PDMS微流控芯片,并以此芯片为核心搭建了液滴高比例分裂实验平台,验证了液滴分裂的过程与机理。锥形微结构内液滴的分裂可分为液滴接触、子液滴生长和子液滴脱离三个阶段,而分裂行为的发生主要由锥形口附近极小范围的高毛细数区域导致。最后,通过实验对锥形结构中液滴分裂的影响参数进行了分析,验证了不同出口流量比、毛细管的伸入深度、毛细管口直径等参数对子液滴体积分配的影响,为后续液滴定比例分裂的进一步研究和工程应用提供了实验数据支撑。