近年来,微液滴在生化分析,医学检测,材料合成,食品加工,环境监测等领域取得了广泛应用。微液滴的关键在于微尺度多相流的控制,而且微尺度下流体流动呈现出许多与宏观流动不同的力学特性。十字聚焦型微通道在控制微液滴的生成尺寸范围和生成的稳定性上体现了优越性。因此,具有重要的研究意义和应用价值。本课题以微滴式数字PCR应用为背景,以研究十字聚焦型微通道内液滴生成尺寸和生成频率的影响因素为主要研究内容,采用数值模拟和实验方法研究了微液滴生成的基本规律。针对十字聚焦型微通道内液滴的形成过程,采用数值模拟方法对连续相流速、连续相黏度、分散相黏度、界面张力系数、壁面接触角对液滴生成直径和生成频率的影响规律进行了研究。仿真分析表明:(1)随着连续相流速的增加,液滴生成直径减小,生成频率加快;(2)增加连续相黏度时,液滴生成直径变小,生成频率升高;(3)对于油包水体系,当分散相黏度超过连续相黏度时出现了射流,产生不了液滴;(4)液滴生成直径随着界面张力系数的增加而减少,而生成频率增加;(5)增大壁面接触角有利于液滴的形成。针对十字聚焦型微通道结构参数对液滴形成的影响,对影响液滴生成直径和生成频率的结构参数进行了数值模拟研究。仿真分析表明:(1)液滴生成直径随着连续相入口宽度的增加而减小,生成频率加快;(2)当分散相入口宽度增大时,液滴生成直径变大,生成频率在流速较高时加快;(3)随着十字聚焦出口宽度的增大,液滴生成直径增大,生成频率降低;(4)液滴生成直径随着通道深度的增加而增加,生成频率基本稳定。(5)采用正交试验法对影响液滴生成的结构参数进行了多因素研究,并预测了液滴的生成直径和生成频率,从而得出了使液滴生成直径为70μm,频率为1000Hz的最优十字聚焦型微通道结构参数。通过运用综合评价法和极差法分析试验结果得出了影响液滴生成的结构参数因素的主次关系为:十字聚焦出口宽度、通道深度、连续相入口宽度、分散相入口宽度;并得到了最优结构参数的组合为:连续相入口宽度为65μm、分散相入口宽度为55μm、十字聚焦出口宽度为65μm、通道深度为50μm。最后开展了液滴生成实验研究,实验研究表明:(1)验证了上文按最优结构参数设计十字聚焦型微通道的可行性;(2)分散相入口压力的影响:随着分散相入口压力的增加,液滴的生成直径增大,生成频率降低。