气泡在许多领域有着重要的应用,如声空化现象、海洋工程中螺旋桨的侵蚀、化学工程中声化学反应速度的有效调控、医学超声包膜气泡等。自声空化现象被发现之后就引起了研究人员的广泛关注,并迅速成为流体力学、超声学、物理学、声化学等学科的热门课题。在实际工程应用中,空化气泡通常是以泡群或者空化云形式存在的,是一个多泡体系的问题,在气泡之间存在着极其复杂的耦合作用,这种耦合作用及历史中不清晰,探索气泡之间的耦合作用机理,探究气泡之间的相互作用力对气泡动力学影响规律的研究具有重要的科学意义和应用价值。本文将从理论分析和数值模拟出发,研究两种不同形状泡群中气泡之间的相互作用对气泡谐振频率的影响,同时通过数值模拟泡群中气泡在声场作用下生长溃灭过程,研究了气泡微观瞬态变化规律。主要研究内容如下:从单一气泡,多气泡的动力学方程出发,通过数值计算,系统的对比研究了单一气泡,泡群中气泡在声场作用下气泡半径演化曲线,通过气泡半径演化曲线关系来解释气泡之间相互作用规律。结果表明:泡群中气泡之间的耦合作用对气泡的生长是一种抑制作用,这种抑制作用降低了气泡的膨胀比,改变了气泡的生长、溃灭时间。通过对泡群动力学方程进行线性化处理,推导出不同形状泡群中空化气泡受迫振动方程,给出泡群中气泡的谐振频率,求解出气泡在小振幅振动情况下的解析解,并通过与单一气泡谐振频率进行对比,给出泡群中气泡谐振频率与单一气泡谐振频率的修正系数。结果表明:气泡群中气泡间存在弱耦合,耦合振动改变气泡的谐振频率。泡群中气泡的谐振频率除了与泡群中气泡的初始半径,气泡数量,间距等因素有关外还与泡群中气泡的形状分布有关。通过流体力学软件对空化过程进行仿真模拟能很好的将微尺寸的气泡生长过程与气泡溃灭过程展现出来,同时能很好的反应出泡群中气泡的相互耦合过程、实现气泡的非球形变化过程,从而进一步研究气泡微观瞬态变化规律。通过Fluent软件模拟了不同形状分布的5个、7个、9个气泡的泡群在声场作用下的生长溃灭过程。仿真计算和现有实验结论均表明气泡仅能在膨胀时期基本能保持球状,但在收缩,溃灭阶段其非球形效应将变得显著。而研究两个相互作用的气泡的的非球形效应可以作为研究泡群问题一个很好的切入点,为此,从微扰理论出发,推导出声场中两个相互作用的非球状气泡的动力学方程与形态不稳定方程,分析了声参数对气泡形状不稳定性的影响。最后通过Fluent软件对比研究了声场中两个相互作用的球形,椭球形气泡的生长溃灭过程。