空化撞击流是一种新颖的流场结构,具有高效的宏观混合、微观混合及强烈的压力波动等特性。为揭示空化撞击流场的压力波动规律及其影响因素,本文借助自行研发的空化撞击流反应器,分别从理论分析、数值模拟、实验研究三个方面,研究了空化撞击流场的压力波动特性。是空化撞击流技术开发和应用的基础工作。本文首先通过理论分析,建立了空化撞击流的物理和数学模型,将流体看作是由无数流体微团组成,分别得到了微团的运动轨迹方程、速度函数和压力分布函数,为空化撞击流场压力波动特性的研究提供了理论依据。接着对空化撞击流场进行了数值模拟,模拟结果显示撞击面上流体的速度为零,压力为最大值;撞击中心存在一个长轴为20mm,短轴为10mm的椭圆形高压撞击区,此区域的大小不随撞击速度发生改变,流场内的压力值沿着此区域向外逐渐减小。最后通过实验研究,建立了一套完整的空化撞击流场压力波动测量装置,首次采用高精度压力传感器和动态信号分析系统,测量了反应器内流场在不同流量下不同位置处压力波动的振幅和频率。通过对测量得到的振幅进行分析,结果表明流场内以撞击中心为几何中心,存在一个边长约为10mm的立方体空化撞击区,此区域内压力振幅较大。当流量达到1000L/h时,此区域内振幅最高可达640kPa。流场内压力波动的振幅值沿着此撞击区向外逐渐减小。通过对不同流量下不同位置处的波动频率进行分析,结果表明撞击面上波动频率比其它位置大很多,且变化频繁不能保持稳定,最高可达50Hz。随着远离撞击面,因撞击引起的流场波动频率逐渐减弱。通过将波动频率与流量进行数值拟合,得到波动频率与流量成三次幂函数关系。综上所述,通过本次研究可知,空化撞击流场内,围绕着撞击中心存在一个大小不随撞击速度改变且具有强烈压力波动的空化撞击区,此区域内压力波动的振幅较大且波动频率变化频繁不能保持稳定,流场内的压力波动沿着此区域向外逐渐减小。