作为一种典型的流体机械和混合反应设备，射流泵具有结构简单、操作及维护方便、运行可靠性高等优点，被广泛应用于农牧渔业、环境保护和一些特殊的如易燃易爆等领域。但射流泵的特殊结构和运行工作原理，使得空化极易发生，同时流场内存在相变、逆压梯度、剪切层和多尺度湍流结构等相互耦合的复杂流动现象。然而，目前对射流泵内部空化特性和湍流结构的相互作用机理研究不够系统和深入，为此，本文采取大涡模拟方法，对不同面积比射流泵内部不同工况下的空化流动和湍流结构进行精细模拟，并探讨空化与湍流结构之间的关系。本文主要工作和研究成果如下：
　　(1)大涡模拟能够对射流泵内部空化流动以及湍流结构进行较为准确的预测。在射流剪切层，开尔文-亥姆霍兹不稳定性诱发的旋涡结构在轴线方向线性生长，直至扩展接触壁面。在此过程中，剪切层边界线较为清晰，小面积比下，边界线呈现出与喉管壁面近似平行的直线，较大面积比表现为与喉管壁面构成小角度的直线。随着扰动加剧，流动失稳，边界线形成波浪状。相同面积比，增大流量比，势流核心长度增加，边界层不稳定性起始位置后移，两股流体掺混均匀位置后移。相似流量比下，减小面积比，旋涡结构扩展到壁面的位置前移。
　　(2)射流泵内部空化云在形态和长度上都有一定的规律性和周期性。空化初生于剪切层，气泡聚集形成的块状空化云不断生长成为环状空化云，与此同时，肋状空化结构形成并增厚，连接起前后两个环状空化云，形成顺时针螺旋状空化带。发展达到一定程度，空化带尾部发生断裂，出现马蹄状空化结构，继而尾部脱落为团状空化云，随着主流不断运动直至溃灭和消失。整个空化演变中，肋状空化结构先增大后减小，贯穿并引导环状空化云结构从相互独立的环状到螺旋状再到单一的环状变化。
　　(3)空化过程伴随着周期性的压力脉动行为，扩散管内部脉动主频较为明显且一致。现有的一维模型不能够较为准确地对射流泵内部空化和压力脉动的关系进行定量描述。本文经过理论分析和推导，在其基础上引入速度项修正常数和形状因子进行修正，修正后的模型可以较好地对射流泵内部由空化诱发的压力脉动行为进行预测，为工程实践控制压力脉动提供参考依据。
　　(4)射流泵流场涡量主要集中于如剪切层、壁面边界层等速度梯度较大区域。剪切层的涡量由工作和被吸流体的剪切运动生成，壁面边界层的涡量由漩涡运动主导产生。K-H不稳定性诱发展向涡生成，周向不稳定性诱发流向涡出现。喷嘴出口区域，展向涡量较大而流向涡较小，随着流动进行，展向涡量不断减小，而流向涡先增后减。流场中整体的展向涡量大于流向涡，展向涡使径向均匀，流向涡加剧展向涡的扭曲及破碎，促使流场周向发展，同时流向涡在剪切层卷吸和流体掺混过程中占据主导地位。
　　(5)由K-H不稳定性诱导生成的涡结构强度随着剪切作用增强而增加，当涡心局部压力低至饱和蒸汽压时空化初生。汽液相变以及空化效应反作用于涡结构，改变湍流流场特性。K-H涡结构和空化相互作用，生成复杂湍流场。从喷嘴出口至K-H涡结构扩展壁面的时段，大涡演变占主导地位。剪切层K-H不稳定性引发的扰动不断放大，使空化涡环尺寸和厚度增加，随之出现周期性涡环脱落。相同面积比下，增加进口压力，由于径向速度梯度远大于轴向，独立空化涡环产生。相同进口压力下，减小面积比，锯齿状空化涡环生成，结构半径未有显著变化。比较K-H涡脱落频率和诱发的空化频率，发现K-H涡脱落频率稍大于诱发的空化频率，与理论研究吻合。