近年來空泡在微流體系統，超空化減阻等領域得到廣泛的應用，空泡的可控操作成為空泡動力學研究的最終目標。但由于缺乏對空泡動力學特性的了解，無論是在微流體系統中，還是超空化的應用中，空泡的產生均處于無序的狀態，缺乏有效地控制，影響了空泡在應用中的使用效果。因此本文采用分子動力學模擬與實驗研究相結合，分別對空化空泡，沸騰空泡以及氣液混合空泡的動力學特性進行深入系統的研究。

采用分子動力學模擬的方法對正則系綜條件下的空化發生過程進行研究。模擬結果表明，液體的溫度以及數密度均存在一個范圍值，若液體的溫度或數密度位于該范圍值內，液體中能夠發生空化，但產生的空泡較小，且穩定性較差。當溫度或數密度低于該范圍值，液體內部同樣會發生空化，形成體積較大且穩定性較好的空泡。若液體溫度或數密度高于該范圍值，液體內部將不會有空化發生。同樣采用分子動力學模擬的方法，對正則系綜條件下空化空泡生長、潰滅過程的動力學特性進行分析。模擬結果表明，在溫度較低的情況下，空泡能夠維持穩定。但隨著溫度升高，空泡維持穩定的難度增大，空泡受到周圍液體的擠壓而潰滅。在潰滅的過程中，溫度越高，空泡潰滅速度越快。溫度從0.62上升到0.80，空泡潰滅時間縮短了60%，潰滅產生的射流沖擊則降低了35%。此外，降低液體數密度，可以增強空泡的穩定性，并且數密度越小，空泡能夠維持的體積越大。隨著溫度的升高，液體數密度對空泡穩定性的影響逐漸減弱。對單個沸騰空泡在微電極表面的成核以及生長過程進行了實驗研究。

實驗結果表明，空泡的成核時間隨微電極功率密度的增大以及環境壓力的減小而縮短。其中，電極的功率密度從0.140 MW.m-2上升到0.169 MW.m-2，空泡的成核時間縮短17%；而壓力從5 kPa降低至0 kPa，空泡成核時間縮短了3%。空泡的生長過程包括迅速生長階段和動態平衡階段，生長速度由快到慢。在迅速生長階段的初期，微電極功率密度對空泡的生長起主導作用；而在該階段的后期，環境壓力是影響空泡生長的主要因素。空泡生長的最大半徑，則是由微電極的功率密度和環境壓力共同決定的。對氣液混合空泡在微通道中電極表面的流動特性進行了實驗研究。結果表明，在弱潤濕性的電極表面(接觸角155.5零)，空泡的流動速度是強潤濕性的表面(接觸角10零)的1.13倍。加載電流以后，在電極功率密度5×10。kW.m-2，電流持續時間90 s的情況下，空泡的流動速度會降低2%。相反，強潤濕性的電極加載電流能提高空泡在其表面的流動速度，且電極功率密度越大，電流加載時間越長，空泡流速越快。當電極功率密度從0 kW.m-2增大到5×102 kW.m-2，電流持續時間從0 s增加到150 s時，空泡的流動速度提高5%。但空泡流速加快的頻率也會隨著功率密度的增加或電流持續時間的延長而逐漸下降。