液体放置在固体或液体界面上,液体在界面张力梯度的作用下向外铺展成为液体薄膜。这一过程在自然界中十分常见,例如油在水面上铺展、农药在叶片铺展及人体内血液在人体内的流动等。不仅如此,在工程领域上,控制界面上流体的流动,在发动机燃料输运、石油化工、焊接、半导体制造、农业、生物医疗、表面涂层等很多行业都有重要的应用。但因流体受任意微小力都会发生连续大变形的特殊性质,控制流体在界面上的对流传质一直是一个难点,长期以来都是物理、力学、生物、材料等多学科致力于解决的关键问题。本文通过实验和数值拟合的方法,从宏观尺度研究了液体在液体界面上的驱替铺展问题,并分析了液体铺展过程中产生的流体失稳行为。本文所研究的液液驱替过程主要以液体间的Marangoni力为驱动力。实验利用一种低表面张力液体接触高表面张力液体,通过两液体间的界面张力梯度,驱动液体出现高度有序的铺展行为。本文建立了以硅油（低表面张力液体）、正十六烷（高表面张力液体）、不同溶质水基溶液（液体基底）组成的实验体系。研究发现,当硅油滴入正十六烷,正十六烷在硅油驱动作用下向外铺展形成一个液环,液环在不断向外运动过程逐渐变窄,破碎成一圈小液珠。研究发现,正十六烷圆环内边界铺展是重力、表面张力、惯性力和粘性力共同作用的结果。铺展前期,内边界铺展受重力与惯性力、粘性力影响。铺展后期,受表面张力与粘性力影响。而外边界铺展是接触角变化产生的界面张力梯度所引起。文章细致研究了驱动液体积对驱替铺展的影响,发现正十六烷铺展速度与驱动液体积正相关。此外,本文利用流体失稳特征参数分析了铺展过程中发生的流体不稳定现象,分析数据发现,液环失稳时失稳特征参数与液体发生Rayleigh-Plateau失稳时的理论参数接近,液环破碎是液柱在表面张力作用产生的Rayleigh-Plateau失稳。此外,本文不仅研究了单一正十六烷液滴受单一硅油液滴驱动的铺展过程,还首次研究了单一连续大液膜和两分散液膜,同时受两滴硅油驱动的铺展过程。实验中正十六烷出现不同的铺展行为。实验发现,两分散液膜同时受硅油驱动发生铺展后,形成的两个液体圆环会在液面上相互碰撞,在碰撞处圆环变形产生两个平行液柱,最终形成一个“8”图案。在完整大液膜同时受双滴硅油驱动实验中,正十六烷大液膜同时受硅油驱动发生铺展后,液体会产生截然不同的图案,在两硅油碰撞处出现一条直线液柱。液柱在随后铺展过程中同样会发生Rayleigh-Plateau失稳变成小液滴。实验还发现,在铺展末期液面存在两个很大液滴,这是剩余液膜在表面张力作用下所产生。