微流控芯片中微凹槽结构内流体的流动特性及涡胞演化行为是目前研究的重点和难点之一。微凹槽结构以其特殊的结构,具有不同与宏观流动的微尺度流动特性,在微混合器、微换热器、粒子及细胞分选等领域有重要的应用。微凹槽内的流动特性及及涡胞演化行为对其工作性能有重要影响,需要进行深入研究。本文采用显微粒子图像测速技术（Micro-Particle Image Velocimetry,μPIV）和高速数码显微成像技术（High-Speed Imaging Technique）,研究了入口雷诺数（Re）和凹槽几何尺寸等因素对微通道凹槽内流体流动特性和涡胞演化行为的影响,本文主要研究内容和结论包括:（1）矩形微凹槽内流动演化特性。首次对深矩形微凹槽内的涡胞演化过程进行了流动可视化实验研究,分析了雷诺数（Re）和凹槽横纵比（e）对涡胞演化的影响。在涡胞发展阶段,涡胞结构随时间不断变化。在一定情况下（Re=50,e=3）,微凹槽内的流动形式依次经历了附着流、过渡流和分离流三个阶段。Re对涡胞演化有重要影响,随Re增大,涡胞发展到达稳定状态的时间出现整体减少的趋势,但由于分界线迁移现象的发生会导致涡胞发展时间的突然增加。同时,e对涡胞演化也有重要影响,e=1时由于微凹槽体积小,涡流占据了整个微凹槽,e=3和5时,凹槽内依次经历了附着流、过渡流和分离流三个阶段;但在e=5时,凹槽的较深处（e>1.9）的流动与物质交换变得困难。（2）圆形微凹槽内的流动演化特性。研究了雷诺数（Re）和凹槽长径比（e_c）对涡胞演化的影响。圆形凹槽内的涡胞结构在发展阶段随时间的推移,依次经历了附着流、过渡流和分离流三个阶段,,比矩形凹槽更加复杂加深了对涡胞演化行为的基本认识。Re对涡胞演化有重要影响,随着Re的增大,圆形凹槽内涡胞发展时间整体减少,但在分界线发生迁移时出现了时间突增。此外,e_c对涡胞演化也有重要影响,e_c较小≤1时圆凹槽被涡胞结构充满,e_c较大≥4时圆形凹槽内也经历了附着流、过渡流和分离流三个阶段,这是由于凹槽空间增大,流体流动区域增大和凹槽壁面限制作用减弱导致的。（3）深矩形微凹槽和圆形凹槽的生物学方面的应用研究。研究了Re对液滴细胞培养以及动脉瘤的内部的涡胞特性、剪切应力分布、流场中培养液流动及输运特性的影响。深矩形微凹槽可以容易的生成并固定液滴,在连续相流动剪切作用下,液滴内部流场出现涡胞结构,涡胞随Re的增大呈现从无到有再到无的变化规律,液滴内部剪应力τ较小(平均值<1.5×10^-4 Pa),且Re对τ无明显影响。此外,由于圆形凹槽结构与动脉瘤的结构相似,随Re增大,圆形凹槽内产生侧面涡流并逐渐形成涡胞,涡胞从上游逐渐转移到下游。Re对圆形凹槽内剪切应力有明显影响,对下游侧壁面产生的切应力最大,导致动脉瘤内下游侧壁面细胞更容易受到剪切损伤,容易破裂。