随着海洋资源绿色开发、大型水利和航运工程建设,以及水下装备研究等领域的日益发展,海水中气泡可视化测量与研究在海洋探测、开发、生产等方面的地位日益突出。气泡流场结构与气泡特性的研究,对揭示气液两相的传热传质机理及反应动力学规律,进而指导工程实践具有极其重要的意义。本文基于高速摄影与激光扫描技术,构建海水气泡模拟装置与可视化测量系统,探究海水气泡特征参数的变化规律及影响因素,并基于气泡稳态上升速度模型对海水表面张力进行测定。同时,基于激光扫描切片实现海水密集气泡区域的三维重建,并根据重建流场结构实现气泡空隙率测量及其分布规律研究。所做的工作具体如下:1、针对海水中气泡特征及相关流动特性,搭建基于高速摄影与激光扫描的可视化测量系统,详细分析了激光扫描数学模型,并根据测量需求进行了误差分析;2、构建水下气泡发生装置和图像采集系统,基于高速摄影法获得不同盐度下的海水气泡图像,提取气泡等效半径、稳态上升速度等特征参数,并深入探究了其变化规律及影响因素;3、基于海水中气泡可视化测量系统以及稳态上升速度模型,实现了海水表面张力系数的非侵入、高精度测定,基于最小二乘拟合建立了新的海水表面张力表征公式,并与经验公式进行了详细比较;4、针对海水密集气泡区域,基于激光扫描重建了流场三维结构,实现了密集气泡空隙率的测量,并对空隙率空间分布规律进行了研究。