随着陆上的煤炭、石油、天然气等自然资源的不断枯竭,储量丰富、种类繁多的深海资源正逐渐引起人们的重视,深海资源的勘探和开采已经被摆上更加重要的位置。气枪震源因其性能稳定、自动化程度高、成本低等诸多优点,成为当前应用最为广泛深海资源的勘探工具。气枪工作时枪体内部高压气体的爆喷过程是一个极为复杂的物理过程。气枪气泡的运动过程往往较为复杂,除了高速射流往往还伴随着湍流和漩涡的形成,为气枪气泡的研究增加了很多困难。当前的气枪气泡理论研究主要基于球形气泡理论,忽略了气枪气泡在水下爆喷过程中的出现的射流、迁移、融合等强非线性过程对气泡压力波产生的影响。当前研究主要集中于对远场压力子波的研究,对气枪气泡形态及运动特性的研究较少,气枪气泡实验研究同样不足。本文利用实验研究和数值模拟两种方法对气枪气泡运动特性和压力波特性开展研究,探究不同气枪设计及初始条件对气枪气泡运动特性和压力波特性的影响,以期为气枪的结构改进和性能优化提供新思路。在实验研究中,本研究设计了有喷口设计和无喷口设计两款气枪装置,在尺度为2m×2m×2.5m的开口水箱中进行实验。采用高速摄像机捕捉气泡形态和运动过程;采用PCB系列压力传感器来记录流场测点压力变化。本文设计了一系列实验,对不同气枪初始压强、投放深度以及气枪出口形式对气泡运动特性和压力波特性的影响进行研究。在数值研究中,本文选取了基于有限体积方法(Finite Volume Method,简称FVM)的数值模型,对气枪工作过程中高压气体的爆喷过程进行仿真。有限体积法较好地模拟气泡撕裂、融合等复杂流体过程,通过模拟梭阀运动,很好的仿真出气枪气泡与复杂枪体结构,对于探究出口尺寸、初始压强、放气时间等关键参数对气枪特性的影响有较大的意义。首先利用实验研究的数据,对本文数值模型的有效性进行验证。结果证明数值模型结果与实验结果吻合良好。然后利用建立的基于有限体积方法数值模型,对出口尺寸、初始压强、放气时间等气枪参数的改变对气泡压力波特性的影响进行研究。同时对比了两款气枪的压力波特性,探究了增加喷口设计对气枪压力波特性的影响,发现喷口设计可以一定程度增加气枪初泡比。另外,本文通过实验和数值仿真结合的方法探究了水下高压气体爆喷气泡和自由面及水面浮体的相互作用。