鼓泡塔反应器作为一种典型的气液装置,在化工、环保、生物、能源等领域有着非常广泛的应用。大、小气泡作为鼓泡塔反应器的典型介尺度结构,有十分重要的研究价值。本文通过实验、模型和模拟三种方式,对鼓泡塔大、小气泡的介尺度结构进行了研究。实验方面,使用床层塌落法（DGD）和双电导探针法（DCP）两种实验方法,分析了鼓泡塔大、小气泡的气含率结构。基于气泡数量的气泡尺寸分布（BSD）为单峰分布,而基于气泡体积的BSD则存在双峰分布。基于大、小气泡体积含率比值的判别方法来计算大、小气泡临界气泡尺寸更为合适。对于均匀的气体分布器而言,在过渡流域气含率随表观气速的变化较为陡峭。比较了使用均匀分布器和非均匀分布器时,两者整体气含率的差异,发现在均匀流域整体气含率的差异是由小气泡导致的,而在过渡和非均匀流域整体气含率的差异则是由大气泡导致的。总体而言,大、小气泡结构是鼓泡塔的内在特性,在非均匀流域下气体分布器对鼓泡塔内的气相结构影响非常小。模型方面,提出了气液EMMS模型的气体控制和液体控制两种主导机制,即f=min和Nsurf=min。并以此为依据,将气液EMMS模型稳定性条件修改为Nsurf×f=min,相比于修改前的气液EMMS模型,修改后的模型预测的过渡流域气含率曲线从突变转变为了渐变。使用修改后的气液EMMS模型,分析了表观液速对气含率的影响,计算结果表明,改进的气液EMMS模型能够预测表观液速对流型过渡的影响。此外,引入了协调因子p,将稳定性条件修改为Nsurf×f p=min,随着p值的变化,模型能够呈现气含率的突变和渐变模式,这说明控制机制在竞争中协调的原理是预测流型过渡的关键。此外,以EMMS原理为基础,将气液EMMS模型拓展到了径向,并与双流体模拟结果进行了对比。气液EMMS径向模型相比双流体模拟,计算量和耗时相对较小,而且模型计算的径向气含率和液速的结果与实验比较符合。模拟方面,基于气液EMMS渐变模型,提出一种新的气液相间曳力模型,并与双流体模型相耦合,应用Open FOAM对鼓泡塔进行了CFD模拟,与应用Schiller-Naumann曳力的双流体模拟结果进行了对比。当只考虑曳力时,气液EMMS渐变模型曳力模拟的径向液速分布优于Schiller-Naumann曳力,而两种曳力模拟的径向气含率分布则差别不大。