空化非定常过程包含了两种不同时间尺度的复杂流动现象：一是与对流尺度一致的空泡脉动和断裂脱落，这种现象是引起机组振动、水力机械性能下降的原因之一；二是时间尺度较对流尺度高几个数量级的空穴溃灭过程，包含了汽-液两相质量传输、可压缩和湍流等多种复杂的流动现象，是引起水力机械空蚀、空化振动和噪声的根源。

空化产生的随机压力脉动一般具有非常宽的频率范围，涵盖了几个数量级的频率，对其进行频谱分析后发现，它的频率甚至可以达到超声波的范围。因此，压力脉动是引起结构振动、影响结构稳定性的关键因素。图1-10所示是水力机械叶片因振动导致的裂纹及断裂。

图1-10　叶片振动导致的裂纹及断裂（图片来源于文献）

噪声由瞬间较大压力引起，这种瞬间压力因空泡内容物被高度压缩而产生。如果用dV表示空穴的时变体积，那么在远场中的压力时变分量可以表示为

式中，pa为辐射声压；R为从空穴中心到测量点的距离。(www.daowen.com)

由于辐射噪声与空穴时变体积的二阶导数成正比，很显然，当空泡接近其最小尺寸时，由于为正值且该值非常大，所以空泡破裂时会产生噪声脉冲。通常用压力均方根或声压ps表示声级，在远场中的压力时变分量可以表示为

同时用谱密度函数ζ（　f）来表示声压在频率范围上的分布。

对于任何高速的舰船，发生空化现象后，空化往往是主要的噪声源。研究人员和工程师可根据空化引起的噪声辨识空化现象，工程实际中通常首选是检测噪声而不是通过空泡的可视化来检测空化初生。另外，在泵和阀这样的设备中，噪声监测通常是最主要的空化监测手段。例如，可以通过实验测得不同空化数条件下液压控制阀的声功率谱，以此判断孔口处是否发生空化。图1-11所示是日本某船用大侧斜螺旋桨（HSP）叶片上的梢涡空化及其诱导噪声。

图1-11　螺旋桨空化及其诱导噪声

大多数空化噪声分析方法的第一步是以单个空泡破裂的动力学知识为基础，瑞利（1917）首次提出了对单个空泡破裂引起的辐射声压进行傅里叶分析的想法，该想法由Mellen（1954）、Fitzpatrick和Strasberg（1956）实现。下一步是从单个空化空泡或事件中产生的噪声来考虑空化噪声的综合效应。假设空化事件可以被认为在时间上是随机分布的，那么研究空化噪声的综合效应就是一个相当简单的事情。在较低核子密度下，有证据表明空化事件在时间上确实是随机分布的（Morozov，1969）。