离子液体作为一种新型介质具有结构可设计性、热稳定性良好、饱和蒸气压低等优点,在气体分离、反应催化等领域具有很大的应用潜力。但要实现离子液体技术的工业化,对该体系进行流动传递特性的研究至关重要,比如由于离子液体具有较高粘度,导致其传质效率较低。作为一种降粘措施,在离子液体中添加微量水则可极大降低粘度,提高传质效率;另一方面,离子液体在生产和使用过程中通常都会有少量水存在,开展微量水存在下离子液体的研究是非常必要的。在此背景下,本论文主要采用实验及计算流体力学(CFD)模拟的方法,对含水离子液体中单气泡及多气泡行为进行研究。主要研究内容及成果如下:(1)开展了含水离子液体中气泡行为的实验研究。采用高速摄像技术对不同水含量离子液体及水中气泡形态、大小及分布等规律进行了研究,采用床层膨胀法计算得到整体气含率随气速以及水含量变化的影响规律。研究发现离子液体中气泡行为同水中气泡行为有很大的差异,水含量对离子液体气泡行为有很大影响,水含量越低,气含率越高、气泡直径越大、气泡分布范围越宽。(2)开展了含水离子液体中单气泡行为的CFD模拟研究。采用VOF方法对气液相界面进行了追踪,考察了水含量对气泡变形及运动速度的影响规律,结合文献中的实验数据对模型模拟结果进行了验证;通过对气泡周围速度场、压力场的分析对气泡运动、变形的原因进行了分析。研究发现,水含量越高,气泡变形越大,气泡运动速度越快。通过对含水离子液体中单气泡行为的研究,可为多气泡行为研究奠定基础,为反应器设计提供依据。(3)开展了含水离子液体中多气泡行为的模拟研究。建立了CFD-PBM模型对鼓泡塔内气泡分布状况进行了研究,该模型引入了预测离子液体同水混合物物性的FCCS模型,同传统实验数据输入的结果相比二者之间的平均误差为1.13%,说明FCCS模型可以用于含水离子液体多气泡行为的模拟研究。通过与实验结果的对比验证了模型的准确性,并且与单一气泡模型相比,CFD-PBM模型同实验结果的吻合性更好。考察了水含量、气速对气含率、速度场以及气泡大小及分布的影响规律,模拟结果发现,水含量越低气含率越高,水含量及气速越低,气含率和液速的径向分布越对称。