本发明公开了一种基于低湍流度水槽的气泡产生和融合实验装置，包括：低湍流度循环水槽、通气设备及气泡图像采集分析系统，低湍流循环水槽与通气设备连通，气泡图像采集分析系统设置于所述低湍流循环水槽侧面，低湍流度循环水槽提供产生气泡以及产生的大量气泡融合的水环境；通气设备用于向所述低湍流循环水槽通入气体产生气泡；气泡图像采集分析系统用于对所述低湍流循环水槽内气泡图像进行采集和分析，得到气泡形态变化规律、气泡生长周期变化规律和气泡融合规律。还公开了采用此装置进行气泡产生和融合实验方法。解决了小尺度范围内气泡融合形成气层的实验装置以及实验方法匮乏的问题，为开展气泡‑气层流态转变研究以及气层稳定性研究提供数据基础。