在鼓泡塔和生化反应器等典型的气液接触设备中，气泡的相互作用、聚并及破裂行为能显著改变气泡的尺寸分布和气-液两相接触面积，从而影响设备的热质传递性能和化学反应速率。目前，对于非牛顿流体中多气泡聚并和相互作用机理的认识还远不深入。本文对不同排列形式的多气泡在非牛顿流体中的动力学行为进行了数值模拟研究，以期为相关气液接触设备的设计与优化提供理论指导。采用2-D和3-D VOF（Volume of fluid）方法模拟了不同排列形式的多气泡聚并和自由上升过程，其中采用幂律模型和连续表面张力模型描述幂律流体的流变性质和表面张力，通过网格独立性检验得到最优的网格大小，并通过实验验证确定了计算方法的准确性和有效性。采用2-D VOF方法研究了平行排列的二、三和四个水平气泡的聚并过程和自由上升行为。考察了气泡初始大小、初始间距和非牛顿流体的流变性质对气泡水平聚并和破裂过程的影响。采用无因次准数Reynolds数和E tv s数系统研究了气泡聚并和破裂行为的不同流型。通过模拟得出了气泡能够发生聚并的最大初始间距即临界聚并距离，临界聚并距离随气泡直径和流动指数的增大而减小。当气泡间距大于临界聚并距离时，考察了气泡初始大小、初始间距和非牛顿流体的流变性质对多气泡自由上升过程的影响，研究发现气泡上升轨迹和气泡间距变化取决于不同形状气泡的流场结构。采用3-D VOF方法研究了正三角形、菱形和正四边形排列的多气泡聚并过程和自由上升行为。结合聚并过程的流场结构分布，从液膜排干、相对接触速度和能量转化等多角度分析了各因素对气泡聚并过程的影响，探讨了多气泡聚并和破裂行为机理。考察了气泡直径、流变性质和气泡排列结构对临界聚并距离的影响。当气泡初始间距为临界聚并距离时，得到了不同排列结构多气泡发生聚并时的水平接触速度和竖直上升速度，接触速度与气泡大小和流变性质密切相关，而气泡聚并过程中竖直上升速度有骤降现象。系统考察了气泡排列结构、气泡大小、初始间距和非牛顿流体流变性质对多气泡自由上升相互作用的影响。基于液膜排干理论，结合气泡聚并过程接触速度，提出了一个半经验的临界聚并距离预测方程，预测结果与模拟结果吻合良好，该方程能够为多孔气液接触设备的设计与优化提供一定理论指导。