水下气体射流作为复杂的两相流动,在工程、冶金、国防等领域具有广泛的应用。近年来由于同心筒发射装置的应用与破水发射概念的提出,对水下气体射流的研究受到高度重视。然而对水下气体射流的研究更多的集中在圆形截面喷管与超声速工况下,对于环形截面喷管以及低速泡流态的水下气体射流的研究有待深入。本文主要采用数值模拟的方法分别对圆形和环形截面在亚声速、跨声速和超声速三种工况下的水下气体射流形态进行研究。主要的研究内容和工作包括:(1)建立了一套适合的柱形水下气体射流和环形水下气体射流数值模拟模型,并结合实验结果对数值模拟的模型进行了可靠性验证。(2)针对喷管喷出的气流速度为100m/s、340m/s、680m/s三种工况下的柱形水下气体射流和环形水下气体射流进行数值模拟研究。(3)对柱形水下气体射流和环形水下气体射流的形态发展过程和发展过程中的物理现象进行分析,同时对比分析两种不同形态的水下气体射流的异同。通过实验和数值模拟的结果表明:(a)柱形和环形水下气体射流产生的气泡在发展过程与整体的发展方向上相似;在环形射流中,气流速度较低时出现不同于柱形射流球状气泡的类环状结构形态的气泡;(b)在跨声速工况开始出现回击现象。随着射流速度的增大,回击现象发生的频率增大。本文作为水下气体射流研究的基础,为后续的水下气体射流更进一步的研究打下一定的基础。