液体与物体发生高速相对运动时，液体流场中压力低于饱和蒸气压的局部区域会发生空化，沿物体表面乃至液体中间出现或大或小的液体蒸气充填的气泡区，称为空泡或空穴。空泡的发生，极大地改变物体附近流动的特性和物体受力。在较低速度下，用人工充气方法也能形成空泡（或称通气空泡）。按空化发展的程度，空泡流可分为三种：空化充分发展，空泡从物体表面延伸到尾部后面的流动称为超空泡流；空化区域仅覆盖物体部分表面而不超出物体尾部的流动称为局部空泡流；物体表面无空化区域，称为亚空泡流。工程上，高速运转螺旋桨的使用、水翼艇的出现、水涡轮机叶片上空穴的发生、航行体出水或入水问题研究等，促进了空泡流研究的发展。

经典理论在无黏流动框架内处理空泡流问题，通常忽略空泡内部的气体流动以及空泡面上的剪应力和质量传输，集中解决物体近旁及近尾流区外侧的液体流动，而把复杂的远尾流用闭合模型替代。假定空泡外部无黏液体作不可压缩无旋运动，速度势函数满足拉普拉斯方程。空泡面作为空泡外流动问题的边界，其形状和位置是待解的一部分。在定常问题中，空泡面是流面，满足等压等速条件。在势流模型基础上，引入边界层理论，可以进一步考虑黏性的影响。当空泡的脱体位置未知时，需采用层流分离判据，进行迭代计算。

空泡流研究可溯源于著名物理学家H.von亥姆霍兹与G.R.基尔霍夫的自由流线理论。为解决理论流体力学中绕流物体不受阻力的达朗贝尔佯谬，他们提出了新的脱体流动的力学模型，采用流线自物面分离并尾随“死水区”的流动图案，引入复变函数保角变换和速度图方法，计算与物体尾流相关的阻力。由于边界流线形状待定而仅满足等压的动力学条件，因而称为自由流线。他们所给出的平板脱体流的理论解，实际上解决了零空化数的绕流问题。自由流线理论与速度图方法的建立，为其后数十年的空泡流理论发展奠定了基础。T.列维-奇维塔对自由流线理论做了发展，使速度图法得以处理一般形状物体的零空化数绕流问题。

应用自由流线理论求解非零空化数（或有限长度）空泡流时，空泡尾部必须引入合适的闭合模型。这是因为作为空泡面的两条自由流线不能在空泡尾部闭合形成驻点，否则该点压力无法在满足伯努利方程的前提下与泡内压力保持一致。这里以垂直平板绕流为例，介绍几种主要的有限空化数空泡闭合模型（见图）。

映像模型（图a）：通过物面前驻点的流线在板端、处分离，构成空化区的边界，即空泡面自由流线、，空泡尾流区用一映像物体替代。该模型中映像物体上的流速过渡区解决了后驻点的问题。该模型被称为瑞亚布琴模型。

回射流模型（图b）：假设在空泡闭合区有回射流发生，空泡面流线在空泡尾部形成指向空泡内部的射流J，而稍外侧的流线则绕过空泡尾部后驻点流向下游。在数学处理上，回射流经保角变换后进入另一叶黎曼面，使得来自射流的流量能连续地从空泡离开。实际的理论解是G.克莱塞在1946年得到的。

开式尾流模型（图c）：这一模型中空泡尾流区用两块虚拟平行板代替，虚拟平板与空泡面在自由流线流向与来流一致的、处光滑连接，并延伸至无穷远处，板上压力逐渐回升至无穷远处压力值。美国加州理工学院的A.罗什科和吴耀祖分别采用开式模型进行空泡流的理论分析并给出超空泡水翼理论解。吴耀祖还提出了改进的新开式尾流模型。

螺旋涡模型（图d）：离开物体的流线在下游某点处卷成旋涡，有单螺旋涡和双螺旋涡两种。M.P.图灵提出了双螺旋模型，假设空泡由两个螺旋涡闭合，螺旋涡特征由叠加在空泡面及其尾迹上的条件所确定。

空泡闭合模型作为非物理的替代模型，其引入不是为了研究远尾流本身，而是为了替代远尾流对于绕流物体附近的流动的影响。它无法反映空泡末端是典型的多相湍流区，存在着强烈的压力脉动，以及动量交换和能量耗散等物理现象。

空泡闭合模型

平面（二维）问题中，非线性理论（自由流线理论）以各种空泡尾流模型为基础，采用复变函数保角映射方法，原则上能处理非零空化数下超空泡流对任意形状剖面的绕流计算。线性化理论可以通过物面边界条件线性化后得到，采用奇异积分法一般可得解析解，适用非零空化数下细长、薄物体（小攻角、小拱度）的超空泡流分析。由于空泡尾流区存在强烈的压力脉动，在局部空泡流中应用效果不佳。

空间（三维）问题中，由于缺乏像复变函数方法这样有效的数学工具，难于寻求解析结果，需要求助于数值方法。对空泡水翼，以格林定理为基础，已建立表面奇点分布法、升力线理论、升力面理论和近似方法等。对轴对称物体则有表面奇点分布法、流函数法、有限元法、有限差分方法等。

在非定常流中，空泡形状和位置皆随时间改变，空泡表面不是流面，而是质点面，一般仍假定为等压面。

在寻求近似而有效的轴对称空泡的计算方法方面，俄罗斯和乌克兰的学者们做了卓有成效的工作。G.V.罗基诺维奇（1969）提出了独立膨胀原理，给出了小空化数下的空泡运动方程，该方程表明空泡的任意截面的演化，与相邻截面无关，而仅依赖于该截面环境压力与泡内压力之差。P.R.加拉贝迪安证明，如果忽略重力并且空化数足够小（），空泡形状接近于椭球体，其长度与最大直径可以表达为与空化器直径的渐近公式。