在水力机械实际运行中,由于环境因素复杂,其过流部件不会只受到空蚀破坏或泥沙磨损的单独作用,还会受到二者的联合作用（即“磨蚀”）,这严重威胁水力机械的安全稳定运行。为解决水力机械在含泥沙水流等条件下运行时的磨蚀问题,空化泡与颗粒间相互作用的微观机理亟待深入研究。本研究搭建了激光诱空化泡实验台,并设计颗粒弹射器,实现了产生位置和尺寸可控的单个空化泡,并使其与自由下落的颗粒相互作用,研究了二者在静止流体中及在壁面附近的动力学行为特征,并对其物理机制进行了理论分析。论文取得的主要成果如下:首先,静止流体中空化泡与自由运动颗粒相互作用的典型现象可分为三类:颗粒远离空化泡运动（对应的机制为空化泡膨胀排斥及射流排斥作用）,（对应的机制为空化泡收缩吸引作用）,颗粒仍旧以初始速度向下运动（对应的机制为空化泡膨胀溃灭作用抵消或空化泡对颗粒无影响）。颗粒运动速度方向及大小的改变均受空化泡与颗粒间的特征距离及颗粒-空化泡尺寸比的影响。特征距离越小,颗粒速度变化量越大。颗粒-空化泡尺寸比越小,颗粒速度变化趋势越明显。其次,当颗粒远离空化泡运动,空化泡在溃灭阶段的形心位置的移动方向与颗粒运动方向相反。其它情况下空化泡的形心位置无明显变化。再次,基于空化泡生长模型,对空化泡演化过程中流场中的声辐射压力、溃灭过程中朝向颗粒的射流以及它们对颗粒运动速度的影响进行了理论计算。分析了空化泡与颗粒的特征距离及颗粒-空化泡尺寸比对颗粒运动的影响规律。最后,对竖直壁面附近空化泡与自由运动颗粒相互作用的几种典型实验现象进行了描述及分析。由于壁面的存在,空化泡溃灭方向及颗粒运动方向均可能发生偏转。在空化泡与壁面之间距离不变的情况下,随着颗粒与空泡间特征距离的增加,空化泡受到壁面的影响逐渐增加,溃灭偏转角度逐渐增大。颗粒运动方向发生偏转的现象主要存在于两种情况中:在空化泡射流作用下颗粒远离空化泡运动时,随着特征距离的增加,颗粒运动向远离壁面方向偏转;在空化泡吸引作用下颗粒朝向空化泡运动时,颗粒运动朝向壁面方向偏转,并随着特征距离的增加,颗粒偏转角度逐渐减小。