在现代生活中存在许多可视为由水平开口相连的上下腔室,例如船舶上下两层舱室。火灾是船舶安全的主要威胁之一,火灾一旦发生,高温有毒烟气是致人死亡的主要原因,有效控制船舶中烟气的流动并防止烟气侵入逃生通道对于保障人员生命安全具有重要意义。由于船舶上存在大量水平设置的舱门,发生事故时人员需要通过水平舱门由下至上逃离至疏散甲板上的安全区。因此,采取有效措施抑制烟气通过水平舱门蔓延至非着火区域是船舶防烟系统的重要任务。经过火灾研究者过去几十年的不懈努力,目前已经针对普通房间火灾烟气的流动规律建立了大量的经验模型。然而,这些模型一般是针对门窗等竖直开口建立的,并不适用于水平开口处的烟气流动。烟气通过水平开口处的流动机理十分复杂,有待于进行更加深入的研究。本文首先介绍了水平开口处浮力流的研究现状以及相应的研究成果,发现前人的研究主要集中于水平开口位于顶棚正中央且开口厚宽比（L/D）较大时的浮力驱动流。然而,在船舶等实际场景中,水平开口可能紧靠侧墙等围护结构,并且L/D一般较小。在这种情况下,通过水平开口的烟气量等参数可能会受到影响。目前,针对此边界条件下烟气流动特性的研究较少,为此本文将深入研究不同水平开口位置及L/D较小时烟气流动特性。随后,本文简要介绍了研究过程中所采用的盐水实验和数值模拟等手段,阐述了盐水实验的原理并论证了采用该方法研究水平开口处烟气流动的可行性。最后,本文分别采用盐水实验和数值模拟研究了纯浮力驱动的平衡交换流及浮力与压力联合作用下的非平衡交换流的流动特性,建立了平衡交换流条件下通过水平开口的烟气流量及加压防烟条件下所需要的临界送风量预测模型。本文的主要研究内容和结论包括:开展了纯浮力驱动下平衡交换流的实验研究,分析了水平开口位于顶棚不同位置时开口处的流动形态,量化了通过水平开口交换流量与控制参数之间的关系,并最终建立了水平开口位于不同位置时通过开口交换量的无量纲预测模型。实验研究还表明:纯浮力作用下水平开口处的流动是高度震荡的双向流动;平衡交换流量与密度差、开口等效直径、开口厚度正相关;当水平开口靠近围护结构时会产生流量增大的现象;影响Froude数Fr（也代表无量纲流量）的因素主要是无量纲密度差Δρ/（?）、L/D和开口的位置,并且Fr随着L/D的增加而增大,随着Δρ/（?）的增加先增大后减小,但变化幅度比较有限（小于12%）;与水平开口位于顶棚中央时相比,水平开口靠近房间侧墙和墙角时Fr相对较大。通过本章的研究,可以了解水平开口位于船舱不同位置时烟气的流动特性,估算浮力作用下通过水平开口向上侧腔室蔓延的烟气流量。基于相似理论,利用盐水实验研究了浮力和压力联合作用下通过水平开口的非平衡交换流,分析了加压送风工况下水平开口处烟气的流动形态及防止烟气通过水平开口所需要的临界流量,建立了加压送风所需临界流量的无量纲预测模型。实验研究表明,随着非着火腔室内加压送风量的增大,通过水平开口的流动逐渐从高度震荡的双向流转变为稳定的单向流;抑制水平开口处双向流动的临界流量与开口等效直径、开口两侧密度差正相关;影响临界Froude数Frc（也代表无量纲临界加压送风量）的主要因素是L/D、Δρ/（?）,并且Frc与L/D成正比,但与Δρ/（?）成反比关系;在Δρ/（?）较小时,Frc对Δρ/（?）的变化较为敏感,随着Δρ/（?）的增加,它对Frc的影响降低;与Δρ/（?）相比,L/D对Frc的影响较小。通过本章的研究,有助于了解火灾工况中影响Frc的因素,表明为了防止烟气通过水平开口进入非着火房间,临界加压送风量主要取决于烟气温度、开口尺寸,因此,不同火灾规模下不同开口尺寸需要的临界加压送风量可能存在较大区别,该研究成果对于防排烟系统的设计具有一定的参考作用。开展了通过水平开口的平衡交换流及非平衡交换流的数值模拟研究,并将数值模拟的结果与实验结果进行相互比较。模拟所得Frc基本吻合实验所得经验模型,同时也发现与开口位于顶棚中央相比,开口靠近围护结构时Frc较大,最大可增加33%。数值模拟所得的平衡交换流量、加压送风临界流量与盐水实验的结果基本一致。通过对比分析之后,提出了不同工况下可用于计算水平开口烟气流动关键参数的预测模型。根据本文的研究结论,在满足需求的前提下,建议在设计时尽量减小水平开口尺寸,尽量避免将水平开口设置在靠近围护结构的地方。总之,本文盐水实验和数值模拟所得结论可为实际工程中水平开口处烟气交换量及抑制烟气蔓延的临界加压送风量的计算提供参考。