管束间的气液两相绕流现象广泛存在于自然界以及化工、动力等行业,在实际应用中有重要作用,特别是管束间平行向上流动更具有特殊意义,例如水冷核反应堆系统、管壳式换热器中的两相流。流型在研究两相流的流动和换热等特性方面有着至关重要的作用。研究两相流的流型特性有助于流动机理的理解,对设备的设计、运行及安全至关重要。本文对气液两相流冲刷管束的流型及其特性进行实验研究,采用高速摄影法拍摄流型图像,实现了可视化、非接触测量,且不会干扰设备的正常运行。在大量图像及压差数据基础上,将数字图像处理、混沌理论、复杂性理论应用到流型特性分析中,从理论和实验两方面探讨流型机理特性。在气-水两相流实验台上,利用高速摄像机获得垂直向上横掠三种结构管束的流型图像。对典型流型图像进行流动特性分析,基于实验数据建立流型图,分析管束结构对流型范围影响。通过分析流型连续图片灰度共生矩阵参数的Lempel-Ziv测度与信息熵来研究两相流的流型演化特点。将复杂性测度与混沌形态分析方法和递归图及递归定量分析法应用到两组试验段压差信号分析中,以研究流型及其转变机理。实验结果表明,高速摄影法清晰的观察到流型细节变化,图片纹理参数中ENT与COR的复杂度与图片的熵测度吻合较好,而CON与ASM表征作用不具有普遍性。节距比对流型范围影响较排列方式对流型范围影响小。对压差的研究发现同种流型下错列管束比顺列管束中两相流流动状态有序。不同节距比管束中压差的两种复杂性测度对流型的变化是敏感的且吸引子的拓扑结构准确地揭示了两相流流型演化机理,可以鉴别管束间气液两相流流型。因此,将高速摄影法和非线性理论相结合可以对流型特性进行很好的研究。