超声空化是一复杂的物理现象,当液体受到一定功率的超声作用后,其内部会产生微小的空化泡。当空化泡在近壁面处溃灭时产生的微射流会对固壁面产生较大的压强,例如在超声辅助焊接过程中,主要依靠微射流的作用去除母材表面的氧化膜,因此超声空化广泛应用在废水处理、生物医疗及工业生产等领域。为了测量空化泡在液/固界面处产生的力学效应,本文采用最新的动态高频压电石英传感器对空化泡溃灭时的力进行测量,并利用COMSOL Multiphysics模拟软件对实验进行延伸与拓展,计算不同条件下声压场的分布,以借助Matlab计算不同条件下空化泡溃灭时气泡壁附近的压强。通过高速摄影系统观察到的液/固界面空化泡分布,计算在液态金属与石英玻璃相接触的液/固界面,单个空化泡溃灭时对近壁面作用的力和压强的大小。通过动态高频压电石英传感器发现影响空化泡溃灭时力的大小主要与液体种类、位置、超声功率的大小有关。在其他实验条件都相同的前提下,液体的粘度越小空化泡溃灭的力越大。在大规模液体、有限区域的条件下,超声头正下方区域的空化泡溃灭的力要明显高于侧面;在自由表面状态下,远离超声头位置处的空化力最大,中间位置处的最小。随着超声功率的增大,空化泡溃灭时的力也在增大。在COMSOL模拟结果中,模拟并验证了液体的种类、位置、超声功率及频率是影响声压大小的重要因素。在大规模液体条件下,声压等值线以超声头施加振动的下表面圆心为中心呈圆弧形分布,声压由此向外扩散和衰减;在有限区域条件下,玻璃底板反射部分声压,在超声头下方处形成声场的叠加,从而改变了声压场的分布。并进一步发现超声频率可以改变声压场的正负分布改变声压值的大小,以及极薄钎料层的结构有利于放大声压。通过Matlab利用模拟获得的声压幅值计算空化泡溃灭时的压强,其数量级在10~9-1011 Pa。对于空化泡分布的研究,有限区域条件下水中空化泡多以团簇的形式产生但分布并不均匀,乙醇中的空化区域面积及空化泡密集程度远少于水中的。在超声头侧面,空化泡团簇与云结构形成和消失需要经历更多的超声周期。随着超声功率的变大,空化区域面积变大,空化程度也越剧烈。钎料池自由表面条件下,随着超声功率的增加,空化区域面积增加明显,空化泡更加小且密集并多成团簇的形式呈现。在1000 W超声功率作用下,4 mm~2的视野每一个超声周期约有40.6个空化泡溃灭,空化泡所占据的面积比例约为1.5%左右。金属液/固界面单个空化泡溃灭的力的均值约在5-10 m N,空化泡溃灭产生微射流对固壁面的平均压强约在100-400 MPa左右。