在流体中,气泡的运动形式和动态特征是流体力学、环境工程和船舶工程等诸多学科中的一个重要课题。通过研究气泡运动机理及气泡光散射特性,探究气液两相流基本问题,为环境工程中颗粒与气泡吸附、顶托现象以及远洋船舶航行中的通过气泡进行减小航行阻力提供研究基础。文章从理论解析和数值模拟两个角度对近年来国内外有关气泡动力学的发展进行了分析。在理论分析上,建立了单个气泡的运动方程。通过对单个气泡光散射性质的研究,将Mie散射理论应用于气泡的光散射;首先对光散射特别是Mie散射进行理论研究,其次应用计算机模拟单个气泡的光学散射模型,得出了单个气泡的光散射性质与气泡直径和相对折射率的密切关系。另外,利用米氏散射原理,分析了在介质中细小粒子的散射特征与其粒子尺寸和相对折射率相关。在散射光检测中,利用对气泡的散射能量进行测定,得到其分布的规律性。通过研究气泡在液体中生成及上升运动的特性,得到在不同气孔内径、不同气体流量下气泡在水中生成的影响,测算气泡脱离时的大小及生成所用时间,得出不同试验条件下气泡的运动速度及运动轨迹。试验结果表明:相同条件下,生成气泡的大小分别随着气孔内径、气体流量的增大而增大,气泡的上升速度并不是一个固定值,而是围绕某一速度上下波动;随着气泡体积的增大其运动轨迹由“Z”字形逐渐变为一条不规则的曲线;外部流体的粘度、表面张力对气泡的生成及运动有较大影响。主要表现在液相粘度越大,气泡的上升速度越小、运动轨迹越接近直线,液相表面张力越大,生成的气泡体积越大、脱离时间越长。