由于特殊的物理性质,超临界流体已被广泛应用于有效成分提取等众多领域,但大多数物质在超临界流体中的溶解度较小,导致工作效率较低。于是,超临界流体强化技术开始兴起,其中超声强化取得了明显效果。大多数研究者认为,超声强化超临界流体技术的物理机制仅仅归纳为机械效应、热效应、活化效应和光效应,空化效应是否发挥主动力作用还尚未明确。本文将首先介绍本课题组已经进行的超临界二氧化碳声空化实验,然后对超临界二氧化碳声空化理论进行较为全面的分析和讨论。内容如下:以超临界二氧化碳的空化阈值为基础,介绍本课题组所做的金属片腐蚀实验和聚合物生成实验的设备、步骤以及结果。实验证明:在大功率超声波作用下,超临界二氧化碳中可以发生空化。以LHSS方程和Tait方程改进式作为超临界二氧化碳状态方程求解的基础方程,以最小平均误差率为目标函数,运用遗传算法带入美国国家标准局提供的超临界二氧化碳的物性数据,基于MATLAB平台求解两个方程参数,得到新的LHSS方程和等温Tait方程,同时计算了各个温度下的Tait改进式,建立温度与方程参数间的关系,得到了一个新的基于PVT关系的Tait方程。通过对新的LHSS方程与Tait方程进行交叉检验发现,LHSS方程适用于当体积设置为较大时超临界流体的物性计算,Tait方程的平均误差率在1%左右,非常适合超临界二氧化碳PVT性质的计算。在给定大量实际数据时,用遗传算法重新求解方程系数的方法具有普适性。除此之外,基于典型的可压缩性空化泡动力学方程,考虑将泡内气体视为范德瓦尔斯气体,结合推导的超临界二氧化碳状态方程,建立了一个超临界二氧化碳中范德瓦尔斯空化泡动力学模型。运用龙格库塔算法求解发现,在超声波作用下,超临界二氧化碳中的范德瓦尔斯气泡也将经历震荡直至稳定的过程。最后,以液体中空泡的自然共振频率公式为基础,结合超临界二氧化碳状态方程,推导了超临界二氧化碳中空泡的自然共振频率公式,分析了共振条件、声压振幅、流体温度对超临界二氧化碳中的声空化现象的影响。研究发现超临界二氧化碳中自然共振频率与空化泡初始半径、流体静压力、温度有关。在超临界二氧化碳中,空泡自然共振频率与初始半径的估算式与在水中的估算式处于同一量级,空化效应的影响因素、影响力度与水中的基本一致。这些特征进一步从理论上说明了在超临界二氧化碳中发生空化的可能性。