水力机械在工作过程中不可避免的会发生空化，造成水力机械的空蚀破坏，且空化现象往往不易被观察到。空化发生时通常伴随着振动和噪声，影响运行稳定。因此将空化与声学信息有机的联系起来，运用空化噪声对水力机械中的空化进行监测，对于预防空蚀破坏具有重要意义。本文采用3-D水翼进行数值模拟研究，分析固有生源及空化噪声产生的信号在声信中所占比重，并应用于高水头水轮机，加入弱可压缩模型，研究水轮机空化与空化噪声两者的关系。　　本文首先对NACA0015三维水翼进行空化数值模拟，研究不同空化系数下空化云团的发展变化，以及空化云团在脱落过程中产生声信号的特征。结果表明，空化噪声的强弱变化与空化的剧烈程度有关，空泡断裂产生的能量会使声压有小幅波动，空化噪声随距离增加而迅速衰减。其次，由于高水头水轮机中水的压力很大，在空化数值试验中考虑水的弱可压缩性，能够更精确的模拟水的流动及空化现象。对不同开度下水轮机内部空化流动进行研究，阐明了水轮机内部水流密度从导水机构到尾水管的变化规律。最后，研究考虑弱可压缩的水轮机不同空化情况下的非定常空化流动，分析空化噪声的频谱段范围，声压级曲线频域特性以及压力脉动与声信号的联系。结果显示，微弱空化得到的声压频谱中主频为高频声压；剧烈空化时，频谱分析中存在低频率主频和高频率次频，表明高频声压主要由导叶、转轮及边壁表面等固有声源产生；低频声压由空化产生，在发生剧烈空化时，低频声压占主要成分。研究成果揭示了声压与空化之间的关系，为水轮机的没计与安全运行提供参考。