在水泵、水轮机等水力机械运行过程中容易出现空化现象,而当流场中含有泥沙颗粒时,空泡-颗粒的协同作用会对设备结构产生严重的破坏,为了更好地揭示空泡-颗粒相互干涉的机理,本文采用高速摄影技术,对空泡与单颗粒、空泡与对称双颗粒以及空泡与非对称双颗粒的相互干涉开展实验研究,主要研究内容如下:(1)搭建空泡颗粒相互作用实验台,开展空泡与颗粒干涉实验。设计空泡发生装置产生空泡,并通过调节电源电压控制空泡大小,利用高速摄像机拍摄记录空泡颗粒相互干涉的全过程,使用图像处理软件对空泡的形态以及颗粒的运动进行处理和分析。(2)空泡与单颗粒的相互干涉研究,针对颗粒空泡半径比、颗粒空泡间的无量纲距离等参数对空泡与颗粒的相互干涉作用进行分析。研究发现颗粒的最大水平位移量随着无量纲距离的增大而减小,颗粒空泡半径比不会影响颗粒的基本运动形态,但是会影响其最大水平位移量。颗粒的存在会使空泡发生变形,并且空泡在不同的无量纲距离下会表现出不同的溃灭形态,其溃灭时间随着无量纲距离的增大而减小,并且最终趋近自由域情形下的空泡溃灭时间。(3)空泡与双颗粒的相互干涉研究,对不同颗粒空泡半径比、颗粒空泡间的无量纲距离以及颗粒分布的对称性等对空泡与颗粒相互干涉过程的影响进行分析。研究发现,当空泡处于对称双颗粒情形时,没有发生变形,并且颗粒的运动状态也表现出了对称性,在颗粒被推走的状态下,两颗粒的位移量均比空泡单颗粒情形中颗粒的位移量小。当空泡处于非对称双颗粒情形时,发生了变形,空泡溃灭时间也比对称双颗粒情形的长,并且在特定的无量纲距离下,产生了指向大颗粒的溃灭射流,导致大颗粒的位移量大于小颗粒,但是小于同等条件下单颗粒情形中颗粒的位移量。