水是普通而又十分重要的物质,与人类社会的发展息息相关,长期以来关于水的研究工作取得了丰富的科学成果。其中,液态水中放电引起的电离激发和液电效应具有很好的研究价值。电磁流动控制（EMFC,Electro-Magnetic Fluid Control）是通过电磁力（Lorentz Force,Electro-Magnetic Body Force）的形式将能量传输到流体边界层中,使得靠近物体壁面的流体产生定向运动。这种主动控制方式可以控制流体边界层分离（Boundary Layer Separation）与涡致振动（VIV,Vortex Induced Vibration）,降低噪声和减小阻力,有助于提升航行器在复杂流场环境中的操控性能。然而在常规海水中,通过传统的激励形式难以获得足够大的电磁场强度。为了进一步增强电磁力控制效果,使用水中脉冲放电方法提高水介质的平均电导率,增大控制区域内的电流密度,与磁场作用产生高强度电磁力用于EMFC过程。另外,利用水中放电过程的液电效应（Electric Discharge in Water）,使水迅速达到过热饱和状态,产生沸腾液体蒸气爆炸对外做功（BLEVE,Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion）,具有发射与推动作用。相关过程的控制与推进方式以水为工质,来源广泛并且绿色环保,具有潜在的应用价值。本文首先结合流体力学和等离子体物理理论建立了水中放电过程的数学模型,对脉冲放电过程中等离子通道的物理性质进行仿真分析,研究了放电通道形成电磁流体边界层与磁场激励电磁体积力的机理。然后通过数值方法对平板、潜艇等典型绕流流场结构进行了研究,分析了电磁流动控制在湍流层流化及表面波控制减阻方面的作用机理和效果。另外,对水中放电耦合过热水的蒸气爆炸过程进行了研究,利用蒸气爆炸作用产生推力,模拟分析了相变过程的特征和推进发射作用效果。主要研究内容有:（1）水中放电过程数学建模及电磁力激励方法研究。水中高压脉冲放电会形成等离子体通道,通道内具有较高的瞬时电流密度,电子离子运动扩散使得相关区域内流体的电导率增大。将脉冲放电电路等效为RLC电路,采用等离子体状态方程与流体力学方程相结合的方法建立放电通道模型,数值模拟结果与实验数据对比吻合度较好,根据放电回路参数的不同,可以得到不同的放电电流波形。其中,在微秒级别的放电过程中,通道内的电流峰值超过4kA,通道内电导率峰值可达30000S/m。结合磁场的位形分布参数,分析放电通道与磁场激励产生的电磁体积力特性,结果表明放电频率为1000Hz时,激励区域平均电磁体积力强度达到105N/m3量级,优于常规电磁激活板的激励效果。（2）平板绕流流场结构及湍流层流化控制研究。平板绕流是一种典型的绕流结构,包含了前缘流动分离及三维转捩问题。本文通过对三维有限宽平板绕流进行数值模拟研究,研究了侧缘扰动对平板表面回流区和转捩过程的影响。在长宽比为2:1的平板绕流中,侧缘绕流产生的扰动使得平板前缘的回流区向中心收缩,转捩区域也随之收缩。使用流向电磁力对平板表面的近壁边界层进行控制,当电磁力作用于整个板面（全局控制）,作用系数N大于2时（电磁力与流动惯性力之比）,回流区被抑制,平板表面的湍流流动层流化,此时平板所受的总摩擦阻力上升。当电磁力仅作用于平板前缘回流区范围（局部控制）,同样能够抑制流动转捩过程,平板表面的湍流流动也被抑制,阻力明显下降,当N=5时总摩阻下降了 15%。（3）近水面潜艇兴波流场结构及控制效果研究。使用两相流模型对近水面航行的潜艇的兴波过程及流场结构进行分析,结果表明由于表面兴波的存在,潜艇的阻力有所增加,整体稳定性下降。使用电磁力对潜艇头部和指挥台围壳流体边界层进行控制,控制后潜艇的阻力降低,稳定性有所提升。当电磁力作用系数N超过30以后,潜艇受到的横倾力及垂向力的波动被抑制,阻力明显下降,当N=50时阻力降低了 24%。通过对头部和指挥台围壳流体边界层单独控制结果进行对比分析可知,电磁力作用于头部区域的控制效果要明显优于作用于指挥台围壳范围的控制效果。（4）水中放电耦合蒸气爆炸用于发射与推进的作用机理研究。通过水中放电使水达到过热过饱和状态,采用两相流相变模型分析模拟了过热水蒸气爆炸所产生的高温高压瞬态冲击过程,通过发射和推进模型的数值计算对蒸气爆炸的推进效应进行了研究。发射部分使用了不同填装量和不同过热度的蒸气爆炸推动弹丸,结果表明随着水过热度的提高,爆炸程度越剧烈,推进效应也越强。对于小口径身管模型,在过热水初始温度为523K、50%介质填装量的情况下,弹丸出膛速度达到260m/s,有一定的实用价值。数值分析研究了在水中利用蒸气爆炸推动圆柱形简化小型鱼雷弹模型的作用过程,对比分析了初始温度为500K和600K时蒸气爆炸推进器的受力和速度变化特征,研究了混合流场的结构变化特征。研究了鱼雷模型推进器不同收缩比喷口的推进效果（喷口截面积与爆炸腔截面积之比）,随着收缩比的减小、初期加速度有所下降,但是推进加速的持续时间增加。当收缩比为0.16时,鱼雷推进器模型的速度可超过16m/s,进一步优化参数后可以实现绿色环保推进的目的。研究结果表明,采用水中脉冲放电增强流体边界层电磁力控制效果的方法是可行的,电磁流体边界层控制可以抑制流动转捩、使湍流边界层层流化,能够实现对表面兴波的控制、从而提高水中航行器的稳定性和减小阻力。水中放电耦合蒸气爆炸过程的推进与发射效能具有突出的优点,因而有一定的实用价值和应用前景。