气泡广泛存在于自然界的液体之中,从多方面影响着我们的生活。局部压力的降低会使液体发生空化而产生蒸气泡(又称空泡),并经历发展、溃灭和回弹等一系列动力学过程。外界气体也可通过多种方式进入液体之中形成气泡,同时液体中存在的微量气体作为“气核”对空化的发生有重要的促进作用。气泡的行为对自然界中的许多现象具有重要的意义,在流体机械、液压系统、水工结构中造成振动、噪声、空蚀等多种危害,在生物医学、MEMS和工程领域则有广泛的应用前景。长期以来,气泡行为的研究是流体动力学研究中的热点领域。但是,现有关于在受限制空间中气泡行为的研究较少,而这一问题对于气泡的科学认识和应用都有重要的基础性意义。本文结合理论分析、数值模拟和高速摄像观测等手段,对受限制空间中的气泡行为开展了较为系统和深入的研究。总结了约束液面形成冲击气泡的各种现象,得到了液滴冲击约束液面现象的无量纲参数域,分析了壁面约束和液滴振荡对冲击气泡形成过程的影响机理。定量分析了反气泡的溃灭过程,建立了溃灭速度模型。观察了管道内空泡的动力学行为和双空泡干涉现象,建立了管道内空泡动力学行为的BEM数值模型,分析了管道约束对空泡行为的影响规律,揭示了管道内单空泡／双空泡动力学行为的机理。论文的主要内容如下：第一章,绪论。阐述了本课题研究的背景与意义；综述了冲击气泡形成过程和空泡动力学行为的研究历史与现状；概括了本文的主要内容。第二章,空泡动力学数值模型研究。采用BEM方法建立了空泡动力学数值计算模型,阐述了其控制方程、边界积分方程、离散化方法、算法设置和计算流程,针对空泡发展过程中拓扑形状的变化给出了相应的数值处理算法。第三章,约束液面冲击气泡形成研究。总结了受约束液面形成冲击气泡的四种类型,给出了冲击现象的参数平面分布图；分析了壁面约束对延时气泡、大气泡和穹顶气泡等现象的影响,提出液滴形状振荡是大气泡形成区域间断分布现象的原因；发现反气泡开始溃灭后极短时间内可达到稳定的溃灭速度,建立反气泡溃灭速度的计算模型,发现溃灭速度与(б/pe)1/2成正比。第四章,管道内空泡动力学行为及双空泡干涉的研究。通过高速摄像观察了管道内单空泡的形态演化,采用数值模拟研究了特征参数对空泡体积和周期的影响；观察了管道内的双空泡干涉现象,得到了干涉现象的参数区域分布图,通过数值模拟分析了管道内双空泡干涉的机理。第五章,总结与展望。对论文研究工作和创新点进行了总结,对后续的研究工作进行了展望。