对空化的认知和研究已有一百多年的历史，空化是发生在液体内部的瞬变现象，其本质是相变，是液体内部降压的结果。当液体内局部压强低于饱和蒸汽压、并持续足够长的时间，空化现象就会产生。对大多数流体工程来说，空化现象是一种危害，它会造成材料剥蚀、振动噪声等现象。然而，空化效应在环保、钻探、清洗等行业中已被证明是一种有利的因素。　　20世纪80年代末，Zafred首先提出了利用高压水射流进行金属表面强化的想法。高速水射流冲击材料表面，使表层材料在再结晶温度以下发生塑性变形，呈现理想的组织结构和残余应力分布。残余压应力可以增加材料的表面硬度，有效控制疲劳裂纹源的萌生和扩展，从而提高材料的疲劳寿命。　　淹没水射流强化是一种新型冷加工技术，它依靠射流冲击力和空泡溃灭产生的冲击波对材料的表面进行改性。空化水射流强化和传统的喷丸强化技术具有相同的强化效果，还能克服喷丸强化后表面质量差、成本高的缺点。淹没水射流冲击后的材料表面光滑、干净、粗糙度低，可以缓解材料内部的应力集中，提高材料的抗疲劳强度。　　本文采用ANSYS FLUENT计算流体动力学软件对淹没和非淹没水射流的流场进行数值模拟，对比分析淹没和非淹没水射流的速度分布和滞止压强特征。数值模拟侧重对淹没水射流流场中的空化现象进行捕捉与分析;根据射流剪切层内部流动结构的变化及流速的分布形态，对淹没水射流空化进行预测。研究结果表明，受环境水体的影响，淹没水射流的速度和压强明显衰减;空化产生于射流和环境水体相互作用的剪切层区，空化区横断面呈环状;沿射流方向，空化区经历了形成和发展的过程，而后随靶距的增大和射流流速降低，空化区开始发散，空化相体积分数降低。而且，空化相的总体体积分数随射流压力的增加而增加，而当射流压力达到一定值时，继续提高射流压力对空化相体积分数的影响不明显。在本研究中，根据空化相体积分数和空泡分布的位置特点，确定了淹没水射流冲击实验的工艺参数为:射流压力为120MPa，靶距为10-20mm。　　本文的另一项工作内容为射流冲击实验，试样材料选取退火态钛合金(T℃4)。冲击实验分为非淹没和淹没水射流两组，两组实验的其余参数设置完全一致。实验中改变射流压力和靶距进行多角度对比分析，对冲击后的试样表面形貌进行三维轮廓扫描，然后进行残余应力和显微硬度测试。研究结果表明，非淹没水射流易造成试样表面破坏，冲蚀坑的深度在60-190μm之间，显微硬度的最大值为412 HV。淹没水射流冲击后的表面平整，表面质量更高，因为淹没水射流的冲击力主要来自于射流的滞止压强和空泡溃灭形成的冲击波。其中滞止压强被环境水体明显削弱，而空化造成试样破坏是一个缓慢的过程。从试样表面的冲击形貌可以区分射流冲击区和空化影响区，射流冲击区位于试样中心，空化冲击区为紧邻射流冲击区的外部环形区。当淹没水射流的压力为120MPa、靶距为15mm时，试样表层的显微硬度和残余压应力分别为420 HV和-312MPa。