外啮合齿轮泵因结构简单、工作可靠被广泛应用于液压传动系统。随着工业应用和环境保护要求的提高，齿轮泵正朝着低噪声、低流量脉动以及高压高速化的方向发展。通常条件下由于回路的背压有限，入口压力较低，齿轮泵容易发生空化，析出的气体对齿轮泵的工作特性产生不利影响。因此，空化问题是齿轮泵研究中的一个重要方向。本文针对当前油液空化模型与齿轮泵流体动力学仿真模型的不足，围绕着外啮合齿轮泵内的空化演变过程和空化对齿轮泵工作特性的影响两条主线展开了系统的研究，运用理论建模、CFD仿真和试验分析相结合的研究手段，构建了基于集中参数法的齿轮泵多连通容积空化演变模型，揭示了齿轮泵内的空化演变规律，为进一步提高齿轮泵设计方法和探究空化与其它物理现象的耦合规律提供了有力工具，具有重要的理论和工程应用价值。通过考虑油液中空气析出与消解过程的时变性，建立了密闭容积内油气两相的动态空化模型，推导了油液属性（如密度和有效体积弹性模量）与含气率之间的本构关系，继而通过试验验证了该模型的有效性，并解释了密闭容积压缩膨胀过程中油液密度的“迟滞”现象。研究表明，油液密度主要受质量含气率影响而油液有效体积弹性模量主要受体积含气率影响；油液膨胀过程中空气的析出速率要大于压缩过程中空气的消解速率。将密闭容积内油气两相动态空化模型推广至连通容积，综合考虑容积内空气的析出和消解、相邻连通容积之间的质量交换以及容积自身体积的变化，推导了含气率微分方程。应用该方程建立了泵入口节流段的集中参数模型，研究了泵入口两相临界流效应，进而获得了喉口直径、油箱压力以及空气析出系数等对临界压力和泵极限供油转速的影响规律。结果表明，临界状态下节流段喉口区油液的流速等于声速；减小空气析出速率对改善齿轮泵空化性能有重要作用。将外啮合齿轮泵等效为多个连通的控制容积，建立了基于集中参数法的齿轮泵多连通容积空化演变模型，分析了气体在不同齿腔内的析出、流动、分布以及消解等演变过程，研究了齿腔内油液压力和含气率的变化特性，揭示了空化对齿轮泵内建压过程、容积效率以及压力流量脉动等特性的影响机理。研究表明，齿轮泵空化时内部泄漏增加，容积效率降低，出口压力脉动变大。最后，研究了空化对齿轮泵开式回路温升特性的影响。分析了回路中元件对外界的散热率，结合气体在齿轮泵流场中的演变行为，提出了空化产热的计算方法。利用液压系统的热力学方程，建立了齿轮泵开式回路的热力学模型，分析了空化时齿轮泵回路的油温变化过程，并通过了试验验证。研究表明，空化产热来源于齿轮泵建压过程中对气体的压缩做功，空化使回路中油液温度上升变快。