气泡在黏性液体中上升时中表现出的动力学特征是多个工程领域关注的热点问题。本文借助计算流体动力学（CFD）方法和流体体积（VOF）多相流模型,对单气泡和多气泡上升过程进行了二维和三维数值模拟,对数值模型进行了有效性验证。在第一项研究工作中,对在去离子水中上升中的甲烷（CH4）气泡进行了研究,将去离子水的压强和温度分别设为13 MPa和5℃,选择CH4气泡的直径范围为3.0 mm–6.0 mm。数值模拟结果表明:在高压和低温条件下,气泡轨迹、瞬时液体速度分布和气泡的尾流结构表现出独特的特征,气泡尾流中出现了复杂的旋涡结构。相对于常温常压环境,在高压和低温去离子水中的气泡速度较低。对气泡行为进行了无量纲分析,结果表明气泡直径显著影响其阻力系数。将去离子水和海水中的气泡行为进行了系统的对比分析,发现在13 MPa和5℃的去离子水中,气泡的上升特性更为复杂,直径为4.5 mm和6.0 mm的气泡附近出现明显的旋涡。在第二项研究工作中,采用三维非定常多相流动数值模拟研究了多气泡的上升过程。考虑了气泡尺寸对气泡上升行为和相互作用的影响,气泡尺寸范围为4.0 mm–10.0 mm。研究了同轴双气泡和三角形初始气泡排列方式。借助实验结果对数值模拟方案的有效性进行了验证。通过数值模拟获得了气泡几何形状随时间的变化、气泡速度和气泡附近的流动结构。结果表明,流动结构与气泡形状和上升相匹配;相对于同轴排列方式,侧向气泡的参与导致气泡间的聚并延迟。对于小尺寸气泡,第一次聚并发生在位于下方的两个气泡之间;随着气泡尺寸的增加,第一次聚并出现在上气泡和左下气泡之间;新形成的气泡的上升速度迅速下降,并且其形状在很大程度上与聚并前的单气泡有关。