气泡是大多数气液反应器中的分散相,其运动及破碎行为对反应器中两相流的传递过程有显著影响。本文主要使用高速摄像技术、2D-PIV技术对单个气泡在搅拌槽内Rushton涡轮桨桨叶后方的运动及破碎过程进行实验研究,通过统计气泡在不同搅拌转速下的破碎行为,结合涡轮桨叶片后方的流场结构,分析在临界破碎转速下的气泡破碎原因。在不同实验条件下使用高速相机拍摄当量直径范围为2.7～3.3 mm的单个气泡运动及破碎过程,分析和统计结果表明:随着搅拌转速的增加,气泡破碎概率增大,首次破碎形成的子气泡数量增多,破碎时间减小。本实验中破碎临界搅拌功率为0.47 W.kg-1。使用2D-PIV技术拍摄临界破碎转速下无气泡存在时的单液相流场。分析单相流场发现桨叶后方仅有部分区域的剪切速率在桨叶靠近气泡入口时偏大,并得到气泡破碎点密集区域的液相速度、湍流动能比、湍流动能耗散率比及毛细管数的范围。通过分析气泡运动轨迹上的流场,发现气泡在破碎前需要与液相相互作用一段时间。在气泡跟随桨叶运动阶段,液相湍动能、耗散率与剪切速率会沿气泡轨迹增大并达到最大值。使用2D-PIV技术拍摄气泡存在时的液相流场,发现气泡破碎前其周围液相速度最大值相对于气泡进入流场时减小,而湍流动能耗散率与剪切速率最大值有明显增加。气泡破碎时周围液相临界剪切速率为1008 s-1。气泡运动过程中湍流场液相的能量传递给气泡并在其中累积,总能量在气泡破碎前达到临界值。随后气泡受液相中瞬时高湍流动能耗散率影响或强剪切作用而发生破碎。