空化通常指当液体中压强下降到足够低时产生气泡或者气泡群的现象。按照产生的方式有超声空化、水力空化（流体动力空化）、激光空化和粒子空化等。伴随空化产生的高温高压、冲击波、微射流及其衍生的生物化学效应，使其广泛应用在液体处理、清洗、医疗等很多领域。　　然而，传统超声空化和水力空化在范围或强度方面存在局限性，无法满足工业应用中高强度、大范围空化场的需求。近年来，陆续有一些研究发现将超声空化和水力空化有效结合（我们称其为声-流耦合空化）具有协同效应，能显著提高空化处理效果。这种新的空化形式为空化工业规模应用提供了新思路。　　截至目前，国际上仅有的几篇有关声-流耦合空化的研究基本都是利用其对各种有机物降解的化学实验和效果比较，对声-流耦合空化本身的物理特性和机理研究几乎空白。本文旨在研究声-流耦合空化机理，其主要工作概括如下:　　一、利用数值计算模拟了超声场中单个微泡非线性球对称振动（体积振动）;利用高速摄影技术观察了超声场中单个大气泡非球对称振动（表面振动）模式形成与破裂的细节;通过准二维近似和Faraday驻波类比，建立了液体薄层中饼状气泡表面振动的数学物理模型，发现了在一定频率声波作用下大气泡表面振动存在半径阈值，阐释了大气泡表面振动模式形成及失稳破裂机制。　　二、利用搭建的一套高速摄影和空化噪声同步观测的声-流耦合空化实验平台观察分析了声-流耦合场中空化泡、空化云的演化规律及相应的空化噪声特征。　　三、引入了空化状态变量q的概念，给出了基于q积分形式的空化强度表述。提出了一种基于高速摄影图像分析来测量和表征空化状态变量及空化强度的方法。该方法与传统的噪声谱评估方法相比，测量时不会对空化场本身造成干扰，也不受背景声场的干扰，从而能更加准确的反映空化强度。利用该方法对超声空化场、水力空化场和声-流耦合空化场的周期性、强度分布及空化云的溃灭特性进行了定量分析和比较。　　四、建立了声-流耦合空化的简化物理模型。通过对流场和声场进行简化，在经典的单个超声空化泡动力学方程基础上添加了声-流耦合压力项，得到了描述声-流耦合场中单个空化泡振动的方程。利用数值计算得到耦合场中空化泡的半径随时间演化。计算结果与实验观察结果在一定程度上是相符的。综合实验观测和理论分析，从空化核源补给、空化泡裂解增生和空化阈值降低三个方面探讨了声-流耦合空化的物理机制。