气液混输是石油与天然气工业中常见的一种输送方式。随着深海油气开发的逐渐深入,在海洋油气开采中,气液混输系统越来越多地开始采用水平-下倾-悬链线立管系统,它不仅包含有沿海底铺设的组合管道系统(水平-下倾管线),而且还包含有将油气资源从海底输送到海洋平台的悬链线立管系统。与纯粹的水平或垂直混输管道系统相比,在该种组合管道系统中气液两相流动特征要复杂得多,输运效果也与浅海油气开采作业中常用的垂直立管系统有所不同。严重段塞流即为该种管型中经常会出现的一种特殊有害流型。这是一种液塞长度可达一倍或几倍立管高度的流动现象,这种现象将造成管道压力剧烈波动、立管出口气液相流量随时间变化很大等有害后果,而对海洋油气开采系统带来诸多危害,对这种流动现象开展研究具有重要的理论和实际意义。在本文第一部分内容中,对水平-下倾-悬链线立管系统中气液两相流特性开展了实验研究。实验中,在水平管中形成了分层流、间歇流两种主要流态,立管中形成了严重段塞流、震荡流和间歇流三种主要流态,而严重段塞流又可细分为I型、II型和III型,通过实验得到了水平管和立管中的流型图。对严重段塞流的流动特性进行了实验研究和分析,结果表明:严重段塞流具有明显的周期性,周期随气液相折算流速增大而减小,压力波动幅度随气液相折算流速的改变而变化,最大值出现在严重段塞流I型到II型的转换边界上。严重段塞流的压力波动与气液相折算速度有重要关系,压力波动幅值随着气相折算速度的增加会出现先增大后减小的趋势,随液相折算速度的增加,在压力波动极值点左侧,较小的液相折算速度对应较大的压力波动幅值,在压力波动极值点右侧,较大的液相折算速度对应较大的压力波动幅值。在本论文第二部分中,针对气液混输管线与悬链线立管系统严重段塞流问题,采用严重段塞流形成条件一致的等效原则,发展了一种将三维管道系统等效为二维管道系统的计算流体力学(CFD)数值模拟方法。以文献中某水平/下倾管与悬链线立管组合系统为对象,结合其实验工况,数值模拟了该种管型下的严重段塞流现象,分析了其压力波动幅值及周期变化特性,数值模拟与文献所述实验结果一致,表明了该数值模拟方法的有效性。