脉动气泡与周围边界的相互作用是自然界和工业应用中一种常见的重要现象,不仅在传统工程领域而且在许多新兴领域内都具有广泛的应用,例如水下爆炸、水利机械空化、船舶气泡减阻和空化清洗等领域。气泡的运动规律和载荷特征在工程领域尤其是军事领域里主要关注的核心内容。本文主要针对附着空气泡结构表面(钢板/柔性板)附近的气泡动力学特性进行实验研究,深入探究各种复杂边界下气泡的脉动现象,重点研究气泡射流特性、柔性板响应特性和复杂边界条件下的多气泡耦合脉动规律等。论文主要研究内容如下:(1)本文首先整理和收集了国内外针对不同边界附近气泡脉动的实验研究以及气泡生成方式的研究进展和文献资料;其次介绍了文中的实验装置和实验原理。在此基础上研究刚性或柔性边界附近气泡的脉动规律,同时考虑不同材质平板和不同距离参数下气泡脉动进行实验研究,对气泡动力学特性如撕裂现象、射流方向特性及气泡迁移特性等进行机理分析;并借助MATLAB开发图片数字化识别程序,对气泡在钢板/柔性板附近收缩阶段的不同形态进行分析,总结了气泡脉动载荷下柔性板的整体运动响应模式和结构中心测点的响应特征。(2)当结构表面附着低密度弹性材料如橡胶、复合材料等具有减轻气泡冲击的作用。基于此,通过电火花气泡机理实验装置研究了附着空泡的固定结构附近电火花气泡的脉动特性。实验观察到电火花气泡在空泡及结构的共同作用下出现射流方向和迁移方向可变、多向射流及气泡撕裂等复杂气泡现象。同时针对气泡-空泡-钢板耦合作用中多种空气泡形态、射流方向、体积变化趋势和气泡-空泡顶点位移的发展等内容进行分析,总结射流方向、空气泡形态和气泡-空泡作用时两者体积变化特性分别与距离参数、体积比和无量纲脉动周期比等参量的关系。(3)通过观察不同距离参数和不同厚度PVC板下的气泡-空泡-柔性板的耦合脉动现象,揭示了气泡和空泡的特殊形态以及柔性板的响应特性,实验观察到附着空泡的柔性边界附近气泡易发生“蘑菇状”环形射流,并伴随融合反弹、背离边界、中部撕裂等一系列复杂现象;且附着空泡对于气泡脉动周期的影响,总结了冲击载荷下附着空泡与柔性结构的耦合变形响应特点。(4)上述研究内容主要针对附着空泡位于气泡正上方时的工况,本文在此基础上研究了气泡与固定空泡之间存在倾斜角时两气泡的耦合脉动现象。研究表明:初始倾斜角的存在使得气泡的射流形态和方向更加多样化,这种射流复杂的现象主要是由于空泡对收缩阶段气泡的Bjerknes力与钢板的吸力之间存在的力的合成造成的。重点分析了两气泡关键测点的位移变化,总结了气泡脉动时附着空泡的响应规律。(5)研究了不同空间布局下附着多空泡的刚性边界附近的气泡脉动特性,重点关注研究空泡群与气泡的耦合脉动现象。研究表明,该耦合脉动现象主要受气泡到边界的无量纲距离参数γ_S,两空泡的间距γ_L和空间布局的影响。与布局II相比,气泡仅在布局I条件下产生偏离轴线的迁移及射流方向;对于空间布局I,当空泡间距γ_L固定时,气泡正上方空泡的位移量与距离参数γ_s成正比。