水平段塞流作为气液两相流的一种重要流型，广泛存在于工业生产中，如天然气和石油的运输系统等。段塞流具有长气泡和液塞交替出现的流动特征，流动过程经常伴随着管道腐蚀、震动等现象，因此段塞流的流动参数测量对于理解流动结构和机理，以及实施工业生产安全等具有重要意义。
　　本文基于高速摄影和图像处理技术，对段塞流图像进行优化处理，并在此基础上测量和分析了段塞流中长气泡的速度分布。针对水平管道中气液段塞流的界面行为，提出频域分析的相关方法，探究了气、液相表观流速和界面行为之间的关系，并对气液界面的分布特征进行了分析。此外，本文基于激光诱导荧光(LIF)技术，对管道截面上段塞流参数进行了测量和分析，进而实现了长气泡的三维可视化重建。具体工作包含以下内容：
　　1、在分析国内外段塞流测量技术的基础上，结合高速摄影和图像处理方法，实现了段塞流中长气泡轮廓的准确提取。分析了长气泡尾部的分布特征，综合考虑界面波动、尾部破裂对长气泡速度测量的影响，并进行了误差校正，实现了长气泡速度的准确测量。
　　2、针对水平段塞流的界面行为，基于长气泡厚度表征气液界面的分布，求取厚度信号的功率谱分布，在此基础上研究了气泡形状、界面波动、尾部破裂等界面行为和气、液相表观流速之间的关系。此外，基于实验结果和经典速度模型建立了最大频谱幅值和气、液相流速间的经验模型，进一步揭示了界面行为和流动参数之间的关系。
　　3、针对水平段塞流，采用激光诱导荧光技术对不同气、液相流速下的段塞流参数进行测量和分析。通过获取和处理荧光切片图像，测量了长气泡速度、长度和段塞流截面含气率、界面曲率等参数，对段塞流的相分布和界面波动特征进行了分析。此外，基于层间动态插值和中值融合算法实现了长气泡的高分辨率重建，用于段塞流流动结构的可视化表征。