在水流空化过程中，空化泡在溃灭瞬时产生高温、高压，并伴随有一系列空化效应(机械效应、热效应、化学效应和光效应)。利用该过程释放的能量和产生的特殊环境可以实现对特定物理、化学过程的强化，达到节能、增效、减少污染的效果，具有广泛的经济与社会效益。本文的目的是探索水力空化强化机理，认识空化演变规律，建立强化效果与影响参数之间的关系，进而优化反应器结构，寻求最佳空化条件，为水力空化的工程实际应用提供理论依据和指导，论文开展了以下工作：单空泡动力学特性研究。运用空泡动力学理论，在对Rayleigh、Rayleigh-Plesset和Gilmore三种数学模型进行理论分析与实验对比基础上，确定出符合性好、精度较高的Gilmore模型对文丘里管空化流中单空泡的运动特性进行数值模拟，数值表达了空泡的演变过程及溃灭强度。分析了液体粘性、表面张力和可压缩性的影响；分析了操作参数和结构参数的影响；分析了流场性质的影响；建立了空泡溃灭压力与影响参数问的关联式。空泡群动力学特性研究。依据能量传递理论，基于空泡群分层溃灭模式，建立了求解空泡群溃灭压力的数学模型。运用Monte Carlo方法，建立群内空泡尺寸随机分布概率模型，通过对空泡运动方程、空泡群分层溃灭的压力叠加模型以及空化流场压力分布的联合求解，获得了空泡群溃灭过程的统计特性及其溃灭压力的数值解。分析了操作参数和结构参数的影响，建立了空泡群溃灭压力与影响参数间的关联式。溃灭压力的理论计算结果与对比实验结果有较好的一致性。空泡群溃灭轨迹轮廓线的数值描述。应用空泡群溃灭模型，结合空化湍流两相流模型，模拟出文丘里管内空泡群溃灭过程的运动轨迹轮廓线，从图形结构上形象地反映出空泡群逐层溃灭的变化过程。根据此轮廓线能够确定相应参数下的空化区域大小，预测空化发生范围和作用强度。空泡群溃灭轮廓线的数值模拟图形与实验拍摄图片有较好的吻合性。空化流场特性研究。基于计算流体力学理论，通过对RNG k-ε湍流模型的自定义修正，应用Fluent对文丘里管内空泡流的产生、发展和消失过程进行了仿真研究。分析了自定义湍流粘度对模拟结果的影响；描述了非稳态空化流的周期性循环过程，分析了空泡脱落的原因；分析了结构参数和操作参数对空化流特性的影响。