喷水推进泵叶顶间隙流动涉及梢涡、泄露涡以及边界层流动等多种流动问题，而且其常常与空化相伴而生，流动机理十分复杂，因此研究喷水推进泵叶顶间隙空化瞬变流动结构及演变机理对现代高速船舶设计及安全平稳运行具有重要的参考价值，同时也丰富了空化水动力学的理论体系，具有重要的科学意义和广阔的应用前景。本研究重点以三维水翼和M1704型喷水推进泵为研究对象，开展了相关的机理实验、数值模拟及理论分析。揭示了壁面边界层对三维水翼间隙涡空化的影响规律及具体作用机制，在此基础上提出了一种凸缘-沟槽复合式叶顶间隙泄露涡空化抑制方法，为工程中控制该问题提供了新的手段；发现了间隙涡空化流动中特有的气核富集现象，并通过理论分析定量地评估了气核在梢涡空化过程中的影响，并提出了一种考虑气核效应的欧拉-拉格朗日耦合空化模型，显著改善了间隙涡空化模拟的精度；系统地阐述了间隙空化的初生、发展、溃灭等过程的演变规律，深入分析了间隙涡空化中空化与漩涡及湍流的相互作用机制，揭示了涡空化内部涡量逐渐减小的原因，发现湍动能的扩散项是涡空化内部高湍动能的原因；提出了一套喷水推进泵叶顶间隙空化模拟方法，详细阐述了间隙空化在不同时刻的时空演变规律以及涡与空化相互作用机制，并初步建立了喷水推进泵涡量流诊断方法，为喷水推进泵间隙空化的控制和水力性能的改善提供理论基础。相关的研究成果已在中国船舶工业集团708研究所喷水推进泵的优化设计中得到应用，有力的推动我国高速舰船空化减振降噪技术的研究。