微通道凹槽内流体流动特性及粒子运动行为是微流控技术(Microfluidics)研究的重点和热点之一。微通道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，在粒子及细胞分选、微换热器、微离心器、微混合器、细胞捕捉及分析等领域有广泛的应用前景。凹槽内流体的流动特性及粒子的运动行为对其工作性能具有重要影响，需要进行深入的研究。　　本文采用显微粒子图像测速技术(Micro Particle Image Velocimetry,micro-PIV)、高速显微成像技术和数值模拟(Computational Fluid Dynamics，CFD)方法，研究了入口雷诺数(Re)和几何尺寸等因素对微通道凹槽内流动特性和粒子运动行为的影响，为微凹槽结构的微流控芯片设计及应用提供重要理论指导。　　本文主要工作和结论包括:　　(1)入口雷诺数Re对凹槽内流动特性的影响。研究了不同Re(0-100)时，凹槽内流场结构、层流涡的形成与演变、壁面剪应力的分布等的影响。结果表明:随Re增大，凹槽内的流动形式呈现出三种形态:附着流、过渡流、分离流。Re对层流涡的尺寸和位置有着重要的影响。随Re增大，涡的尺寸逐渐增大，涡心位置沿着主流方向往凹槽后壁面移动，壁面剪应力也会产生相应的变化。　　(2)凹槽几何尺寸对凹槽内流动特性的影响。研究了凹槽高度ε（2.5-7.5）和宽度δ(2.5-10)对凹槽内流场结构、层流涡的形成与演变、壁面剪应力的分布的影响。结果表明:层流涡产生的临界雷诺数(Re。=30)与凹槽高度ε和凹槽宽度δ无关，但ε和δ对过渡流和分离流有重要影响。相同Re下，ε越大越容易形成分离流，δ越大越容易形成过渡流。Rec＞30时，凹槽内始终只有一个涡胞结构，与ε和δ无关。随ε或δ的增大，涡胞的相对尺寸也随之增大。而δ增大时，凹槽内附着流的作用范围也随之增大。　　(3)凹槽内部悬浮粒子的运动行为研究。开展高速度显微成像实验观测了粒子浓度、入口雷诺数Re(0-250)以及粒子直径a(10-30μm)对凹槽内粒子运动行为的影响。结果表明:当粒子浓度不同时，凹槽内粒子轨道分布有所差别，悬浮粒子的轨道会由单一轨道分叉成为两个不同的运动轨道。Re对粒子在凹槽内轨道有重要影响，随Re的增大，粒子的受到的离心力作用增大，粒子轨道的尺寸也随之增大。对直径a=10、20、30μm的粒子，形成运动轨道的临界入口雷诺数Rec=111、80、65。随a的增大，粒子运动轨道尺寸也增大。