环保领域中，在水轮机下游出现溶氧量过低而导致鱼类生物死亡的现象已经受到关注，目前采取的做法是通过水轮机的部件向水轮机内通入空气，产生气液两相流，从而进行气液两相之间的传质以增加下游水域中的溶氧量。　　本文研究的是在循环水洞试验段中放置通气圆柱，并利用高速摄影技术捕捉圆柱绕流背面旋涡区中的气泡斑图，再通过基于Matlab平台开发的气泡群识别与统计算法对气泡图像进行处理，从而分析通气水流中气泡的运动特性与尺寸分布。就目前而言，数值模拟尚无法实现气泡群在水流中运动与分布的定量分析，并且国内对这一问题的基础性研究鲜见报道，本研究以机理探索为主，研究成果可以为相关设备及方案的设计提供参考，如水轮机内的通气。本研究的主要内容及结论如下：　　1、为了开展通气实验，对现有循环水洞的试验段、收缩段、整流段等进行重新设计，并利用PIV对试验段流场进行测量，结果显示试验段内流速最大可达8 m/s，并且分布均匀，二维平面内最大湍流度在2.2％以下，试验段宽度方向上边界层以外区域可占50%以上，可提供较好的实验流场条件。　　2、在试验段中放置直径为30 mm的圆柱，并利用PIV对作为本底流场的圆柱绕流流场进行测量，获得7个不同雷诺数下的圆柱绕流流场分布，同时采用POD法对绕流流场中的湍流特征进行了研究，并与前人的实验结果进行了对比，结果显示圆柱绕流流场中存在着较强的三维效应，绕流背面涡的位置与结构明显，为气泡在圆柱绕流流场中的运动分析提供了依据。　　3、进行了气泡图像处理算法的实践与研究，基于Canny算子准确地识别并分离了重叠的气泡，获得了气泡的速度及尺寸分布数据。　　4、采用高速摄影技术获得不同来流速度及通气量下，圆柱绕流流场中气泡的流动斑图，并结合图像处理技术，对流场中气泡的运动特性及尺寸分布进行研究。结果表明，通气水流中气泡的分布主要受本底流场流动状态的影响，实验中气泡的尺寸基本遵循流速越高、通气量越小则尺寸越小的规律，但气泡流动阻力的影响因素较多，不能简单依据水流速度及通气量来判断其运动规律，统计结果显示，图像采集位置气泡总体处于不稳定状态，仍有破碎趋势，但同一工况下出现概率最大的气泡体积相对集中。