隧洞是常见的泄水建筑物，在水利工程中有着广泛的应用，清楚地了解隧洞的流场及流态随上下游水位的变化是设计洞身尺寸和结构的依据，尤其是对洞内无压段自由水面的波动、变化规律的掌握更是隧洞工程设计成败的关键。本文结合新疆引额济乌一期工程的尾部调节水库“500”水库放水兼放空隧洞水工及水力学模型试验，对无压泄洪洞内流场特性进行了全面深入的研究，通过对各种追踪自由面的方法进行比较，选择了流体体积法(VOF方法)来模拟自由水面，并与标准的k-e紊流模型耦合建立了泄洪洞内的水气二相流数学模型。 根据不同的运行工况，利用计算流体力学软件FLUENT分别对洞中水流进行了三维数学模型和二维简化数学模型的数值模拟，在求解过程中采用非结构网格来处理复杂的边界形状；为了提高计算效率本文采用了PISO算法，它是基于校正压力和速度之间的高度近似关系的算法，PISO算法在计算过程中进行了相邻校正和偏斜校正，减少了达到收敛所需的迭代次数。数值模拟计算所得到的泄洪洞内速度场、水面线与模型实测数据吻合良好，并且模拟出了隧洞内达到最大水深时的流态及对应参数，为设计隧洞断面尺寸提供了合理的参考依据。