气泡羽流是复杂的二相流动,作者在参阅了大量的国内外有关气液两相流、流场试验可视化技术、数字图像处理技术等相关文献基础上,设计了一套有曝气池鼓风曝气模型实验的实验台。本论文的研究目的在于,通过采用气液两相流的实验研究和理论分析相结合的方法,探索曝气池中气泡羽流的运动规律。本论文的研究方法、主要结果及结论如下:(1)对于试验装置的研究:研制了模拟气泡羽流的曝气池装置,该装置具有不仅可以观测到气泡羽流在改变供气量和水深比时的气泡的运动特点。(2)对于气泡羽流流动形态的研究:确定流量是影响气泡羽流流动状态的主要因素。对于相同水深和相同孔径曝气头所产生的气泡羽流,当气体流量增加时,气泡体积增大,气相速度也明显增大,气泡羽流呈现出两种流动状态。本文对两种流态下气泡羽流的流动特性做了具体描述。(3)对于气泡羽流整体结构的研究,确定了三个研究断面,羽流形成区、形成后区及表面流区。羽流形成区的收缩断面的产生与供气量有关,供气量增大,气泡初始动量大,卷吸周边水体流量增大,压缩羽流内部水体,产生收缩断面;根据实验资料论述了气泡羽流各横断面流速分布及轴线速度存在明显的自相似性,且通过轴线速度是线性扩展这一结论,得到羽流扩散角,并确定气泡羽流扩散角在10°～12°之间变化。(4)对气泡羽流运动情况的研究中,得到以下结论:气泡羽流主体各横断面的流速分布存在明显的自相似性,且与水深及出口佛劳德常数无关;羽流主体区内的无量纲轴线速度u_m/u_r是沿程减小的;气泡羽流向上运动过程中具有周期变化的性质,其运动周期随曝气量及水深的不同而变化;气泡体积随上升距离的增加而增加,增大到一定程度之后体积不变;相同水深不同曝气量条件下,在羽流形成区气泡体积有变小的趋势,之后又递增直到稳定。