油气水三相输送是天然气、石油工业开发和集中输送工程中重要的工艺环节。多相混输技术在降低管道地面铺设投资、减少运行费用等方面具有显著的优点,这使其在油田集输管网、油气管网输送等领域越来越多的被应用。在多相流动的研究中,流型是分析描述多相流动的重要特征参量。不同的流型,有其独特的流动和传热特性。流道中流型的变化往往会使流动稳定性发生改变、引发流阻以及出现传热危机。因此,掌握好油气水三相流流动的特性,特别是流体的流动形态,对于设计、运行和安全至关重要。本文将高速摄影法应用到流型表征中,对垂直上升管中油气水三相流的流型实现了非接触测量,不会干扰相关生产设备的正常运行,即使在高速流动的油气水三相流中,可通过调节拍摄频率来得到较为清晰的流型图像,有较大的适用范围。在大量实验数据基础上,将图像纹理分析理论、混沌分形理论和复杂性测度理论应用到三相流流型表征中,从实验和理论两个方面系统地分析了三相流流型的表征方法。本文的油气水三相流实验是在东北电力大学多相流实验管道上完成的。首先,在油气水三相流实验台上,利用高速动态摄影机对垂直上升管内不同工况下的油气水三相流流型进行了动态图像的拍摄。其次,利用图像处理技术对流型图像进行增强去噪处理,为流型的表征和分析提供高质量样本。接着鉴于图像二阶直方图提取了油气水三相流流型动态图像的4种纹理特征参数,处理结果表明:提取的流型纹理特征参数指标可以较好地反映油气水三相流流动特性,能较好地刻画流型发展过程中的流动结构差异及其复杂性程度。最后,对拍摄到的流型动态图像提取均值组成灰度时间序列,利用混沌分形理论提取了此时间序列的分形特征参数,通过对提取的分形特征参数随三相流流动参数变化规律分析,可以得出油气水三相流动力学结构反演特征,为揭示油气水三相流流型转化机理提供了一种有效的方法。