本文在总结前人研究成果的基础上,理论分析研究了空化初生机理和水中气核及脉动压力对空化初生的影响; 试验研究了不同流速、不同台阶高度的突扩式后台阶管流的初生空化特性; 用紊流混合模型和k ~ε结合变密度方程分别对突扩式后台阶三维管流的初生空化进行了数值模拟; 提出了进行空化试验时必须考虑的基本原则和措施等。主要研究内容和成果如下: 1.研究表明:水中气核没有达到绝对饱和状态之前,模型水体中气核应遵循λ3l的相似规则; 达到绝对饱和之后,气核密度不再是一个重要的参数,不再需要遵循λ3 l的相似规则,模型和原型之间自动实现相似。2.建立了气核初始半径和水体抗拉强度的经验关系式,建议计算初生空化数时考虑水体抗拉强度的影响。分析了水中空气含量对旋涡空化的影响,得出初生空化数和水中气体含量之间的关系式。3.分析研究了气核数量对空化类型和初生空化数的影响,以及水中气核成分对空化现象的影响。得出了气核状态对泡状空化的初生空化数有较大影响,气核含量对片状空化的初生空化数几乎没有影响,梢涡空化的初生空化数对气核状态极为敏感; 以及气泡的发育与气泡中气体的密度、扩散系数等有关,故不同的气核成份会导致不同的空化过程等结论。4.研究了脉动压力对空化初生的影响,对其机理进行了分析,揭示了脉动压力促使空化提前发生的原因,得出了考虑脉动压力项的初生空化数计算公式的概化模型。5.根据N-S方程推导了脉动压力的模型相似准则,得出在强紊动区,脉动压力满足重力相似准则; 但在平顺边界上的水流脉动,脉动压力不符合重力相似准则的结论。