排水管道作为排水系统的重要组成部分，常认为只用于输送污水，功能较为单一。实质上，排水管道内壁附着生长有菌群复杂的生物膜，生物膜对流经其中的污水具有一定降解作用。因此，排水管道本质上具备作为污水处理反应器的潜质。为了利用排水管道的污水处理功能，探索排水管道内生物膜的形成和生长机理尤为重要。在综合分析影响生物膜形成和生长众多因素的基础上，认为流态成为了排水管道污水生物膜降解系统最重要的影响因素之一。为此，论文展开了排水管道流态研究，主要研究内容包括：1）搭建了PIV测试平台，进行了排水管道系统流态测试；2）进行了排水管道流态模拟，掌握了不同充满度和不同坡度的管道流态信息；3）采用响应曲面法分析了管壁剪切应力，建立了剪切应力影响因素数学模型。研究表明：　　1）PIV测试系统主要由摄像机、光源和图像处理软件组成。示踪粒子采用聚苯乙烯通过研磨而成，直径为0.103mm-0.2mm。利用 PIV测试平台对管径为100mm，坡度为0.005，充满度分别为0.5、0.4、0.3、0.2的排水管道流态进行了测试，获得了相应流场信息，具体分布规律是同一垂直断面管道流速随水深增大逐渐增加，同一水深处管道流速沿程增加，同一坡度不同充满度下，同一位置处流速随充满度的增大而增加。　　2）利用 FLUENT软件模拟了与 PIV实验相同工况下的排水管道流态，模拟结果与 PIV测试结果进行了对比，流速最大误差为5.67％，表明模拟结果具有较高可信度。进一步对0.003、0,005、0.008、0.01和0.03坡度与0.5、0.4、0.3、0.2和0.1充满度下排水管道流态进行了模拟，研究结果表明，排水管道内流速随坡度和充满度的增大而增大。管道垂向断面，流速最大区域处于流体中间断面而不是水面。管道流速沿程有一定增加，这与管道长度和粗糙度有关。　　3）模拟结果发现管道内空气与水流运动方向相反，且平均速度大于水流速度大，在充满度为0.5，坡度为0.005的条件下，水相平均速度为0.81m/s，气相平均流速为1.86m/s，这对研究管道内有害气体的产生释放过程和复氧过程具有一定应用价值。　　4）模拟结果显示管壁剪切应力随管道坡度和充满度的增大而增大，从最小坡度最小充满度工况下的0.431Pa增加至最大坡度最大充满度工况下的5.825Pa。采用响应曲面法研究了初始流速、坡度、初始充满度对管壁剪切应力的影响，影响程度大小依次为：初始流速＞坡度＞初始充满度。　　5）采用响应曲面法建立了管壁剪切应力数学模型并对其进行了验证，模型相关系数为0.9972，结果验证最大误差为4.67%，表明模型具有较高的准确性。该模型可用于在获取初始流速、坡度和初始充满度的情况下快速计算出对应剪切应力，也能准确地找出所需剪切应力对应的工况，对实际试验具有积极指导作用。　　论文通过对排水管道流态的研究，为研究排水管道生物膜生长及污水组分的变化规律提供了基础资料，研究结果还可用于指导生物膜的培养，最终为推动排水管道作为污水处理反应器这一理论提供支持。