泡沫由于其优良特性已在石油开采行业得到广泛应用,而微泡沫具有驱替能力强、稳定性好及采油率高等优点,是解决目前泡沫驱油中泡沫质量不好、油田采收率不高等问题的有效方法。由于微泡沫的制备方法难以在井下实现,且目前对泡沫发生器内气泡破碎等研究较少,因此研究井下泡沫发生器内部流动特性具有非常重要的意义。本文基于课题组研发的螺旋搅拌式泡沫发生结构进行结构优选以生成微泡沫。该发泡结构是由螺旋叶片和搅拌桨叶组成,气液两相经过螺旋叶片产生高速流动的螺旋流,从而为带有迎风角度的桨叶提供强螺旋流对其进行剪切搅拌。根据气泡在搅拌流场中的破碎机理,采用计算流体动力学软件FLUENT,基于多相流Mixture模型、雷诺应力湍流模型（RSM）、群体平衡模型（PBM）及SIMPLEC算法建立泡沫发生器的数值计算模型,对搅拌桨叶结构参数进行正交试验、螺旋螺距进行单因素分析,以得到影响性能指标的主次因素,并确定最优螺旋搅拌式泡沫发生结构参数,即螺旋圈数为3圈、螺距为15 mm、桨叶宽度为20 mm、桨叶对数为8对、桨叶倾角为10°、桨叶间距分别为30mm、40 mm、50 mm。通过对优化前后的结构进行泡沫粒径分布对比可得,优化前的结构气泡粒径由0.2 mm破碎至0.04 mm左右,而优化后的结构气泡粒径由0.2 mm破碎至0.1 mm,优化后的结构生成的泡沫粒径更小且均匀,符合预期设计。为了验证数值模拟计算模型选择的准确性,对最优螺旋搅拌式泡沫发生结构开展了室内粒子图像测速技术（PIV）流场测试实验,由于结构较为复杂难以对螺旋和桨叶处进行测量,仅对发泡结构入口处和出口处的轴向速度及速度矢量分布与数值模拟进行对比验证。结果表明:轴向速度误差均在20%之内,且速度矢量的流态及速度涡产生的情况基本一致,经过对比验证可充分说明RSM模型计算的准确性。由于气液两相流场难以测量,仅对单相水流场进行流场测速,不能充分说明该结构的合理性,又开展了气液高速摄像及发泡性能实验。实验结果得出,泡沫在螺旋段初步破碎,经过桨叶段在桨叶的作用下泡沫基本完成破碎;在不同气液比的条件下得到了泡沫发泡倍数、泡沫半衰期时间及泡沫平均粒径与气液比之间的关系,即泡沫发泡倍数随着气液的增大呈现先增长逐渐趋于稳定的趋势,发泡倍数最大达到14.8,泡沫平均粒径随着气液比的增大,先减小后增大,泡沫粒径最小为100μm左右（经过换算在井下工况时泡沫粒径约为51μm）,泡沫半衰期随着气液比的增大,先增大后减小,泡沫半衰期时间最长为110分钟,并得出了最优操作条件,进一步验证了结构设计的合理性。