空化是在液体中产生的一种现象，是液体从液相变成汽相的相变过程。对水来说，当液体中产生空化后使得流动介质的连续性遭到破坏，此时在液体中的某些部位出现充满蒸汽的空穴腔即蒸汽空穴。当蒸汽空穴随着液流进入高压区，空穴内的蒸汽顿时凝结，空泡溃灭，随之产生高压、高温、放电及发光现象。由此而带来很多的危害性，这其中包括在固体边界上发生空蚀、减小水电站的出力和降低水轮机及螺旋桨的效率、产生空化噪声和超声波以及引起空化振动。当然，空化也有一定的有益作用。对空化问题的研究在船舶、水力机械及水利工程中一直占有重要地位。现在空化的研究领域已经扩展到原子能、水下武器、采掘、润滑、生物及医学等部门。虽然如此，但空化现象一直都被认为是一个不易解决的问题。其原因在于，到目前为止对空化机理尚未研究得很清楚。随着我国国民经济建设的发展，各有关的科技部门均迫切要求对这一问题深入研究解决。 空化水洞是研究空化现象的实验设备之一。它可以用于舰船及水工模型，空化和空蚀，流体弹性，湍流和边界层的实验。由于水洞中产生的空化类型与模拟对象中产生的空化类型相似，并且水洞中的流速、压力、温度和含气量，可以精确的测量和调整。因此，到目前为止，它仍然是研究空化特性和材料抗蚀能力的重要设备。空化水洞一般包括工作段、水流循环系统、溶解气体控制系统和水洞工作段控制系统等几个部分。 本论文主要是讨论和研究空化水洞总体设计问题，以及设计过程中相关的一些问题，这其中包括空化水洞总体设计、产生空化的方法、空化水洞中溶解气体的控制技术、水洞水头损失、驱动水泵和驱动电机的选择、水洞管道部件结构计算、水洞固有频率计算等几个方面。 本论文的选题是基于实际工程项目背景，在理论和实际应用领域都有一定的学术价值。在本论文中也一并提出三个设计实例方案，供工程应用和满足科研需要。