泡状流拥有较好的传热和传质能力，被广泛地应用于工业领域。在泡状流管道中，气相以气泡的形式存在于液相之中。通过对气泡的受力和运动分析可以得到泡状流流场的气液两相结构形式和结构特点。在泡状流中，气泡最显著的行为就是气泡的碰撞和破碎，这两个行为不断地发生在泡状流的运动过程中。气泡碰撞通常是由拖曳力、浮力、壁面作用力和湍流耗散力引起的。气泡合并是气泡碰撞行为的一个结果，通过分析气泡的有效碰撞可以对气泡合并进行描述。本文根据对湍流漩涡的概率场分析，建立了新的气泡破碎理论。通过计算单个气泡的碰撞和破碎概率来获得大规模不同尺寸气泡的生成和消亡速率。结合对单个气泡和整个气泡组随机运动规律的研究，在充分发展的泡状流中以概率分析为基础，首次建立了一个可以预测气泡尺寸分布和不同尺寸气泡空隙率的理论模型。概率模型对气泡尺寸分布和不同尺寸气泡空隙率的预测结果与实验数据基本一致，从而验证了理论模型的适用性，证明了概率模型是可以用来预测泡状流中气泡空隙率的分布。最后，通过设计多组工况，进一步考察了不同影响因素对气泡空隙率的影响、以及各个影响因素之间的耦合作用。