水下生产系统是海洋资源的重要开发形式,具有许多独特的优势,但是生产系统长期静止地处于水下环境,极易产生大量的海洋污损生物附着,大量海生物附着及生长会使海洋管道直径缩小,阻止海水流动,使得海管内海水流量减小,严重会造成阀门堵塞,令海水泵运载负荷变大,换热器冷却效率降低,这些导致生产设备会因负荷过大而停机,同时还会导致附着基的腐蚀穿孔,从而造成局部腐蚀,导致产生安全隐患和不可估量的经济损失。所以针对水下生产系统的海洋污损生物防治具有重大的意义,目前国内外的主要防污是采用涂装防污漆进行,寿命有限,因此开展新的防污方案研制具有重要的作用。本文依托中海油水下生产系统防污的实际需求,进行了基于超声空化的防污方案研究。实现了针对水下生产系统关键结构部位的可控防污,该防污方案具有功率可调,经济性高,可靠性高,不影响生产系统正常工作的优点。文章的主要研究内容如下:首先,通过资料的调研,对比了不同种类的防污方案优缺点,明确了超声波防污对于水下生产系统的良好适用性,调研了解了超声空化场和声场的研究现状,为超声空化场和声场的研究提供参考依据。其次,进行超声波换能器的声场数值模拟,模拟了夹心式压电换能器在水中的声场特性,分别模拟了不同封装结构对于换能器声场的影响,绘制模拟结果的声压级分布图像,得到不同封装结构的声场特征。再次,利用水听器进行超声声场的测量试验,加工并装配出不同的封装样式,并在实海中进行声场参数的测量,测得换能器声场中各点的声场参数,并进行绘图,得到不同封装结构下的实际声场分布,并将其与模拟结果对照,发现其与模拟结果具有一致性,最终得到声场的分布规律。最后,在实海中开展超声波防污试验,分别设计了开放环境和沉箱环境的防污试验,加工了开放海域支架以及水下沉箱等设备,完成了超声发生器和换能器的定制和封装,并在夏秋季海生物生长旺季开展实海试验,通过对比超声作用的防污样板与空白样板的海生物生长情况,验证了超声波防污的有效性及可靠性。