自振射流具有的高频压力振荡及由此诱发的强烈空化作用,在淹没乃至高围压环境下可显著提高射流冲蚀能力,因此该技术在深海资源开采、深井石油钻探、海上救援等领域具有广阔应用前景。但高围压深海环境下自振射流特性获取困难,导致其频率特征及空化冲蚀行为尚不十分清晰,限制了其在深海及深井中的推广应用。本文首先对自振射流频率特征及冲蚀行为进行理论分析,并针对性地提出一种基于管道流体压力信号的自振射流特性检测方法,据此搭建高围压自振射流特性检测平台。通过研究围压下自振射流频率特性及空化冲蚀行为,获取了围压下自振射流特性,揭示了其演化规律及机理。基于高速粒子图像测速技术展开可视化研究,进一步探究了不同喷嘴结构下的自振射流涡环演变及流场特征。主要研究内容如下:(1)首先对高围压下自振射流频率特性及冲蚀行为进行理论分析,阐明了高围压下自振射流机理。基于水声学、瞬态流理论等建立谐振腔声学固有频率关系式,开展了包括声学固有频率、自振射流自激频率及结构化频率、空化噪声频率在内的频率特性理论分析,研究了各频率影响因素。基于空泡动力学、边界层理论、空化理论,分析高围压下自振射流空化及冲蚀机理,初步得到冲蚀行为影响因素。(2)为解决高围压下自振射流频率特性难以检测问题,提出一种基于管道流体信号的自振射流特性检测方法,据此搭建了高围压自振射流特性检测平台。与传统方法相比,该方法将压力传感器从高压釜内移至高压釜外的前端管路上,使其不受实验围压的影响;通过双压力传感器拾取管道流体压力脉动信号,并运用信号处理方法有效抑制干扰噪声,提高有用信号强度,准确获取射流的压力脉动信息,实现了高围压下自振射流特性的获取。(3)在获取围压下自振射流信号的基础上,基于信号分析方法开展了围压下自振射流频率特性及其影响因素研究。基于频谱分析法,首先对射流频谱特征进行分析,得到射流频谱结构与共振状态关系。在此基础上,开展不同谐振腔几何结构的声学固有频率研究,获取其演变规律;研究不同围压下射流结构化频率特性影响因素,得到影响规律及机理。上述研究揭示了围压下自振射流频率特性,实现了射流振荡状态调控。(4)在自振射流振荡状态可控前提下,基于空化噪声分析及冲蚀实验法研究自振射流冲蚀行为,构建了冲蚀行为与压力脉动和空化特性的关系。在此基础上,针对高围压条件下各因素如谐振腔和出口几何结构、靶距及空化数等对冲蚀行为影响展开研究,得到各因素影响规律及机理,揭示了高围压下自振射流空化冲蚀行为。(5)基于高速粒子图像测速技术,搭建自振射流流场特性实验平台,获取了不同喷嘴结构下自振射流边界层涡环脱落规律。基于流场分析法,研究不同喷嘴出口结构下自振射流平均速度场、湍流场、瞬时速度场及拟序结构特性,探究了喷嘴孔口结构对自振射流流场及涡环特征影响规律,并揭示了其内在影响机理。