竖直向上环状流作为气液两相流的一种重要流型,具有环状流典型特性,由于气液两相流速较高,液膜较薄,流动过程伴随着动力消耗与传质传热现象,广泛存在于化工、能源、铸造、制冷、航天等领域。对其流动特征参数的精确获取对于实际生产与流体理论研究都具有重要意义。激光诱导荧光(LIF)是一种非侵入、高时空分辨率的多相流测试技术。本文基于激光诱导荧光技术,对环状流液膜轴向光学畸变矫正测量方法进行了误差分析,并在此基础上,沿管道轴向截面方向对竖直向上环状流液膜进行了测量和流动特性研究。针对广泛应用于工业中的U型管,探究了其对竖直向上环状流液膜分布与发展的影响,对其影响距离进行了分析。对于不同表面张力液相条件下,以及不同气、液相表观流速下竖直向上环状流液膜时空流动结构进行了分析与研究。具体工作包含以下内容:1、在分析国内外环状流液膜测量技术基础上,采用激光诱导荧光技术对液膜进行非侵入、场测量。通过分析液膜成像原理,在建立液膜轴向光学畸变矫正模型的基础上,综合考虑了管道材料、激光入射位置、管道厚度等对液膜特征测量带来的影响,并进行了误差分析,以期得到更好的畸变矫正结果。2、针对竖直向上环状流,利用激光诱导荧光技术,对距离U型弯管不同距离处轴向液膜进行测量,通过数字图像处理算法对拍摄图像进行特征提取,以研究U型弯管对其流动结构的影响,并与国内外相关研究模型进行对比分析。3、针对气液两相环状流,分别在常规与低表面张力液相条件下,采用激光诱导荧光技术在不同气液相流速点对竖直向上环状流轴向液膜进行了测量分析。通过提取液膜时频域特征参数,以及重建的液膜时空流动结构图像,对低表面张力液相条件下的液膜厚度特性、扰动波动特性及流动机理进行研究和分析。