气液两相流已经在石化、动力机械、管道运输、宇宙航天和核反应等领域有着重要应用。随着科学技术的迅速发展,工业设备逐渐呈现微型化趋势,小尺度下的流动和换热特性的研究成为热点。和常规通道相比,小通道面积/体积比大大增加,重力作用在小通道内急剧削弱,表面张力的作用占主要地位。所以,适用于常规通道内两相流的流动特性、压降特性和换热特性等并不能全部适用于小通道。目前对于小通道内的两相流研究还不太完善,本文对三种截面形状的水平小通道开展研究,主要工作和创新点总结如下:（1）针对小通道内两相流的流动特性和换热特性,搭建了水平小通道两相流参数测量实验台。该实验台中主要包括气体供给系统、实验段小通道、流型拍摄系统、液体循环系统、压差采集系统、温度测量系统、两相流量测量和控制系统以及数据采集系统。在小通道内气液两相流的流型识别方面,实验中利用高速摄像机,借助一个直角三棱镜,实现了对小通道内气液界面两个垂直角度的拍摄。本文主要对三种截面形状的小通道开展研究:常规圆形截面通道,长方形截面和内螺纹圆管截面小通道。泡状流、弹状流和环状流三种典型流型存在与实验小通道内。相较于常规的圆形截面管道中的泡状流和弹状流呈现椭球状或子弹状,矩形小通道内由于管道壁面的约束,泡状流和弹状流呈现扁平化状态。三种管道内流型的分布趋势一致,但是三种流型在流型图中所占的比例不同。（2）为了研究小通道内层流状态下泡状流和弹状流的流动特征,将高速摄像机拍摄的流型图片经过预处理,提取图像特征后对气泡进行了三维重构。在此基础上,本文重点研究了 9 mm × 4 mm× 0.5mm矩形管道中气泡的速度和长度的变化规律。结果发现Qian and Lawal提出的气泡长度和气泡速度计算公式具有很好的预测性。在Qian and Lawal经验公式基础上,针对矩形截面通道,引入管道截面高宽比对气泡长度的影响,新的气泡长度和速度拟合公式与实验数据具有很好的一致性。（3）在小通道内压降特性研究方面,使用压差变送器测量和记录了多组工况下典型流型的压差值。结果发现三种典型流型对应的压降PDF图像具有显著的差异。泡状流的压差PDF图像呈现急剧单峰形状;弹状流的压差PDF图像呈现起伏的多峰结构,峰值和峰谷交替;环状流的压差PDF图像呈现平缓的二次抛物线形状。同时将三个不同截面形状的小通道内392组气液两相压降数据和多种压降模型进行了对比分析,发现五种压降模型均不能对实验工况内所有流型的压降进行有效的预测。（4）在小通道内换热特性研究方面,实验测量了多组单相和两相流动的传热数据。结果发现:相较于单相流动,在相同的热流密度和相同的液相流速下,两相流下的轴向所有位置的壁面温度均低于单相流动时的壁面温度,流体温度均高于单相流动时的流体温度。在相同液相流量下,单相换热系数均小于两相对流换热系数。