空化作为叶轮机械中普遍发生的水动力现象,涉及到多相流、非定常、湍流、可压缩、相变和相间质量传递等复杂的流体力学过程。空化会造成叶轮机械的动力性能下降、振动、噪声和疲劳损坏,使得人们不得不关注这一复杂的流体力学过程,研究空化的抑制方法。本文基于主动控制的策略,对叶轮机械的水翼叶片（NACA66翼型）的吸力面开孔并进行射流,采用实验与数值模拟相结合的方法,研究了流场的空化发生机理和该方案的抑制机理。因此,本文的结果对绕流流场的掺混机理研究和泵叶片优化设计具有重要的指导意义。全文的主要结论如下:采用实验研究了流场发生片状空化和云状空化时的具体空化形态及演变过程。云空化的空腔具有非定常的演化特性。伴随着附着型空腔的生长和回缩,游离型空腔具有脱落、翻卷和溃灭的动力学行为。两者之间的灰度的差异显示了汽相体积分数具有较大的不同。而射流之后,云空化的非定常发展受到抑制,空腔面积和空腔的脱落规模有所减小。为了揭示抑制机理,采用粒子图像测速技术对流场的速度分布进行研究,发现射流后的流场在射流孔附近的湍流脉动强度有所减小,这使得整个流场的稳定性有所提高。本文基于实验结果,进一步开展了叶片流场的二维及三维的数值模拟。首先模拟了基于同一无量纲准则数σ/2α情况下攻角变化时的空穴脱落特性。发现了在大攻角情况下,存在着较大规模的流动分离,回射流与回流对空化流场的影响非常剧烈。因此,对大攻角情况下边界层的分离特性展开研究,发现水翼前缘存在着由于绕流而导致的剪切作用;而水翼尾缘则存在着翼尖涡,由于吸力面与压力面的压差,流体从下表面形成小范围的分离流动;回射流冲击翼型前缘导致边界层外围轮廓线的突然跃升;而在采用射流之后,射流孔附近射流对回射流形成剪切和阻挡,边界层外围轮廓线保持稳定,整个流场也趋于稳定。而三维空化流场的速度分离具有回射流和侧向射流两种形式。射流对于流场流动分离的影响,不仅在于其削弱了回射流的强度,阻挡了回射流的推进,也在于其对侧向回流产生了消除或部分消除的作用。因此,空腔具有展向方向上的对称性。涡流主导着空腔的非定常演化的动力学行为。采用基于Q准则和λ₂准则的涡流识别方法对流场的涡结构进行了相关研究。发现射流可以改变了流场中空穴的脱落地点和方式。射流使流场低压区的小涡以直接耗散的方式为边界层提供了能量;同时避免了尾缘出现大规模的大涡溃灭。