空化是流体机械中常见的一种流动现象,它的出现会影响机械设备内流体流动的稳定性,诱发剧烈的压力脉动,破坏机械设备的稳定运行。本文通过理论分析与实验研究相结合的方法,针对非定常空化的流动和空化诱导的压力脉动两个问题进行研究,主要内容如下:基于文丘里管型水力空化试验台和图像采集系统,开展不同空化数下非定常空化流动实验,揭示了非定常空化结构组成,提取并分析了空化结构的特征量。研究结果表明:非定常空化流动过程中空泡形态的演变具有准周期性,一个典型的空化演变过程可以分为三个区域:空化初生区域、游离型空泡膨胀、发展区域和空化溃灭区域。随着空化数的减小,空化强度增强,游离型空化长度脉动频率减小,同时最大空化长度增大。空化循环时间随空化数减小而变长,相应的空化溃灭频率逐渐减小。应用本征正交分解（POD）方法对不同空化数下文丘里管型水力空化装置中非定常空化流动进行模态分解,获得了各阶POD模态的能量占比,提取了表征空化流场主要特征的模态和时间系数的频谱特性,揭示了非定常空化溃灭的诱因。研究结果表明:0阶模态占据了流场绝大多数的能量,与空化平均值图像具有高度的一致性,能量主要分布在空泡膨胀、发展区域和空化溃灭区域,代表了流场平均流动结构。低阶模态表征空化流动中的脉动结构且阶数越高,能量占比α越小。1阶模态和2阶模态表征了游离型空化长度脉动和空化溃灭特征,回射流区域的存在是空化溃灭的主要诱因。建立了空化图像采集和压力脉动测量的非定常空化流动的同步测量系统,实现了空穴形态和压力脉动的同步采集和分析,获得了空化诱导的压力脉动信号时域和频域特性的变化规律,获取了空化长度与压力脉动、空化溃灭与压力脉动的关联特性。研究结果表明:空泡膨胀、发展和空化溃灭区域的压力波动强度随着空化数的减小而增强,空化初生区域压力脉动受空化数影响较小。游离型空化在发展过程中,覆盖住压力测点,导致压力脉动逐渐减小,空化溃灭则诱导压力增大。在空泡膨胀、发展区域,压力脉动的主导频率与空化长度的脉动频率相当,在空化溃灭区域,压力脉动的主导频率与空化溃灭频率具有较高的一致性。