空化射流技术将水射流技术与空化现象相结合,利用空泡破裂时产生的强大冲击力来增强射流的作用效果,其冲蚀能量更强、工作效率较高,因此广泛应用于工业清洗、开采钻探、材料破碎等水力学应用领域,由于其将具有强烈破坏作用的空化空蚀现象引入到水射流之中,将破坏作用变为有利作用,是国内外很多学者研究的热点领域。本文以水下空化射流为研究对象,以产生高强度剪切型原理空化射流、表面不同形貌耐空化腐蚀能力为研究目标,采用标准试件冲蚀法、高速摄影技术、噪声测量技术以及激光显微扫描技术相结合的方法,对空化射流冲蚀技术进行了系统的研究。论文中提出了可视化水下空化射流的研究方案,设计并搭建了样机,并对剪切型空化原理类型的喷嘴进行了大量研究,得出了其优化的结构模型及尺寸参数,可用于以后的设计开发之中,同时深入分析了不同表面微观形貌在空化射流冲蚀下的腐蚀规律,有助于推动耐空化腐蚀能力的进一步探索。有关各章内容分述如下：第一章,介绍了空化射流技术的发展、产生机理及其特点,重点阐述了国内外学者对空化射流的研究进展与研究成果,概括总结了研究空化现象与空化射流的先进方法与技术,与此同时,着重说明了水下空化射流技术的应用领域及重要性,简要阐述了课题的研究意义与研究内容。第二章,提出了可视化水下空化射流的研究方案,设计并搭建了可视化水下空化射流试验系统装置,可产生一定参数可调的稳定空化射流；确立了实验的研究手段与方法,使用精密光学设备、声学设备等对空化射流技术的研究进一步奠定了基础。第三章,对喷嘴出口空化射流的流场进行了分析,在前人提出的理论模型基础之上,通过高速摄像图像、频谱分析以及冲蚀后形貌对空化流场模型进行进一步的分析；其次,重点通过数值分析的方法对空化射流流场形态进行仿真分析,利用电子计算机和离散化的数值方法对空化射流流场进行数值计算和图像显示,在时间和空间上定量描述流场的数值解,通过Fluent软件对喷嘴出口空化射流流场进行了计算流体力学仿真。第四章,以剪切型原理空化射流喷嘴为研究对象,着重分析了剪切型原理空化喷嘴的结构模型及尺寸参数,比较分析了各种哨嘴对空化射流强度的影响,寻找一种较好的哨嘴结构模型；通过大量实验分析喷嘴哨嘴的尺寸参数对空化射流强度的影响关系,并找到了效果较好的尺寸参数关系。第五章,研究不同表面形貌抵抗空化侵蚀能力高低。首先采用标准试件冲蚀法,从宏观上比较了四种同一材质、不同的表面形貌零件耐空化腐蚀能力的高低,根据大量实验数据分析并得出了一定的结论；从微观层面,采用共聚焦激光显微技术,实时对空化射流冲蚀作用下的靶体进行显微观察,揭示了在空化射流作用下零件表面的一些腐蚀规律。第六章,主要采用水下空化射流技术进行了一定的实践应用,对海洋生物附着靶体进行了相应的空化清洗实验,设计开发了一套应用于实际场合的水下空化清洗装备。第七章,概括本文的主要研究工作与成果,并展望了今后有待于进一步深入开展的研究工作及方向。