水面船舶和水下航行体的动力消耗主要用于克服航行阻力,为减少燃料消耗、降低废气排放同时提高目标航速航程,减阻技术被广泛用于船舶和水下航行体的设计,而通气减阻作为其中最有发展前景的技术之一,是各类水面/水下载体减阻研究的重要课题。通气减阻是一种将气体注入液相湍流边界层而使壁面阻力降低的主动流动控制方法,通气形成的近壁离散气泡和连续空泡能够有效改变流体物性参数、调制近壁湍流结构,进而显著减小航行体表面摩擦阻力。目前,通气减阻已被证明在多个场合具有很好的减阻性能,并且总体层面的减阻规律也得到了广泛的研究,但部分实船通气减阻试验均收效甚微,其根本原因还在于减阻机理的研究仍不够充分。因此,为保证通气减阻效果,实现船舶和水下航行体减阻结构的精细化设计及优化,本文以通气减阻平板为模型,基于水洞实验和流场数值模拟,从气液两相流型结构和局部流动入手,研究通气减阻两相流动及其减阻机理。论文的具体研究内容包括以下几个方面:（1）研究了平板通气气泡减阻实验方法、通气空泡流场实验方法和通气空泡减阻实验方法,建立了通气气泡/空泡生成、平板阻力测量、两相流动测量等技术,面向水洞实验系统,研制了三套通气减阻平板实验装置。针对气泡减阻局部流动结构和减阻机理研究,建立了模拟气泡粒径分布演化并预报气泡减阻率的CFD-PBM耦合数值模拟方法。（2）基于通气气泡减阻平板的水洞实验与CFD数值模拟研究,分析了气泡流动特性、宏观减阻特性及其影响因素等,研究了流动方向上的局部阻力分布和局部两相流动特性,提出了具有普遍性的气泡减阻流向阻力分区概念,并进一步探讨了基于壁面剪应力理论的气泡减阻机理。（3）基于水洞内的流型观测和两相流PIV测量,研究了通气空泡减阻两相流型与流场结构,给出了4种典型通气空泡流型的定义与分类,建立了一定参数范围内的流型分布图谱,分析了4种典型通气空泡流型的内流结构、闭合模式及泄气机理,并进一步量化了通气空泡流型转变条件,得到了流型图谱中相邻流型转变的分界线。（4）基于大参数范围的通气空泡减阻平板水洞实验,研究了通气空泡减阻的阻力特性及其影响因素,获得了通气空泡平板阻力及其空泡长度,分析了流动参数对通气空泡减阻率的影响,并进一步研究了平板侧边挡板结构、空泡生成台阶高度以及平板攻角等结构变化对空泡长度及减阻率的影响。本文通过平板通气气泡的实验与数值模拟、通气空泡可视化与阻力特性实验,研究了通气减阻两相流动的形态、结构及减阻特性,得到了通气减阻平板的阻力分布与减阻率的影响因素,给出了通气空泡减阻的流型及其分布图谱,量化了通气空泡流型转变条件,初步阐明了通气减阻平板局部两相流动及减阻机理,可为船舶和水下航行体通气减阻结构的优化设计与应用提供支撑。