空化现象会对水力机械过流部件表面造成空蚀破坏,从而导致水力机械和工程设施运行效率下降、寿命缩短等问题。近壁面空化泡动力学的研究对于工程应用有着重要的意义,目前相关研究大多将问题简化为平直边界附近空化泡动力学特性,忽略了壁面的表面形貌对空化泡动力学的影响,而当边界表面存在裂纹和凹坑时,凹陷结构会导致空化泡动力学特性发生显著变化,因此本课题从微观角度出发,研究了凹陷边界对空化泡动力学行为的作用机制,为空化泡动力学在工程实际中的控制和应用提供参考。本课题针对平面对称矩形凹槽、楔形凹槽以及轴对称圆柱形凹坑三种不同边界表面,对其附近空化泡的动力学行为开展可视化实验和数值模拟研究。实验系统方面,从高速摄影及其照明系统、空化泡生成系统、边界及其控制单元、图像后处理模型四部分改进激光诱导空化泡实验系统。数值模拟方面,采用商业计算流体动力学软件ANSYS FLUENT,基于有限体积法和VOF（Volume of Fluid）模型,考虑水的粘性和表面张力的作用,建立了凹陷边界附近空化泡动力学数值模拟方法。针对近矩形凹槽和楔形凹槽空化泡动力学行为及特性,通过可视化实验分析空化泡形态演变、射流行为、受Bjerknes力的作用以及迁移特性的规律,以无量纲参数为变量,依据空化泡在凹槽附近展现的动力学行为特征进行演变模式划分,给出了不同模式之间的界限,并研究凹陷边界附近空化泡不同演变模式的形成机制。同时通过数值模拟分析了凹槽附近空化泡的形态演变、压力和速度分布、振荡周期等。结果表明,由于凹陷的存在,空化泡射流能在凹陷内部得到充分发展,空化泡展现了丰富的射流（反射流、双射流、三射流）、分裂（前后端分裂、左右端分裂、分裂成双气泡、三气泡）以及形态（V型、三叶型、丝状气泡）等动力学行为特征;空化泡形心在其形成射流时发生跃迁,随着凹槽宽度的减小,空化泡产生射流的强度增加,跃迁距离增大,在溃灭时发生的断裂现象也更明显。针对近圆柱形凹坑空化泡动力学行为及特性,探讨了凹坑直径以及空化泡与凹坑外平直表面之间距离等因素对空化泡动力学行为的影响。实验结果表明,空化泡在圆柱形凹陷附近展现了五种不同的动力学行为演变模式;直径较小的圆柱形凹坑附近空化泡受到凹坑壁面产生的Bjerknes力更大,空化泡产生的射流横截面积更大。数值研究发现,随着空化泡与凹陷壁面距离减小,空化泡振荡周期延长,高压区域和空化泡射流形成的无量纲时间均提前,高压区域形成位置由空化泡中心向远离壁面的方向偏移,射流强度增加且击穿空化泡所用时间延长。