空洞現象是一種現象，其中液體的靜壓降低到低于液體的蒸氣壓，導致液體中形成充滿蒸氣的小空穴。 當承受更高的壓力時，這些稱為氣泡或空隙的空腔會坍塌并產生可能損壞機器的沖擊波。 這些沖擊波在非常靠近內爆氣泡時很強，但在遠離內爆氣泡時會迅速減弱。

空穴現象是某些工程環境中磨損的重要原因。 靠近金屬表面內爆的塌陷空隙會通過反復內爆產生循環應力。 這會導致金屬表面疲勞，從而導致一種也稱為氣蝕的磨損。 這種磨損最常見的例子是泵葉輪和液體方向突然改變的彎曲處。 空穴現象通常分為兩類行為：慣性（或瞬態）空化和非慣性空化。

液體中的空隙或氣泡迅速破裂并產生沖擊波的過程稱為慣性空化。 慣性空化在自然界中發生在螳螂蝦和手槍蝦的撞擊中，以及植物的維管組織中。 在人造物體中，它可以出現在控制閥、泵、螺旋槳和葉輪中。

非慣性空化是流體中的氣泡由于某種形式的能量輸入（例如聲場）而被迫在大小或形狀上振蕩的過程。 這種空化現象常用于超聲波清洗槽中，也可以在泵、螺旋槳等中觀察到。

由于空隙坍塌形成的沖擊波足夠強，足以對零件造成嚴重損壞，因此氣蝕在機械中通常是一種不良現象（盡管如果有意使用是可取的，例如，對受污染的手術器械進行消毒，分解水凈化中的污染物 系統，為白內障手術或腎結石碎石術乳化組織，或均質液體）。 在渦輪機或螺旋槳等機器的設計中，它經常被特別阻止，消除氣蝕是流體動力學研究的一個主要領域。 然而，它有時是有用的，并且當氣泡從機器上破裂時不會造成損壞，例如在超空泡中。

考慮到液體內球形空隙的坍塌，慣性空化現象在 19 世紀后期首次被觀察到。 當一定體積的液體受到足夠低的壓力時，它可能會破裂并形成空腔。 這種現象被稱為空化起始，可能發生在快速旋轉的螺旋槳葉片后面或在液體中以足夠的振幅和加速度振動的任何表面上。 快速流動的河流會在巖石表面造成氣穴現象，尤其是在有落差的情況下，例如在瀑布上。

產生空化空隙的其他方法涉及能量的局部沉積，例如強聚焦激光脈沖（光學空化）或通過火花放電。 蒸氣氣體從周圍介質中蒸發進入型腔； 因此，空腔根本不是真空，而是低壓蒸汽（氣體）氣泡。 一旦導致氣泡形成的條件不再存在，例如當氣泡向下游移動時，周圍的液體由于其較高的壓力而開始內爆，在向內移動時形成慣性。 當氣泡最終破裂時，周圍液體的向內慣性導致內部蒸汽的壓力和溫度急劇增加。 氣泡最終坍縮到其原始大小的一小部分，此時內部的氣體通過一種相當劇烈的機制消散到周圍的液體中，該機制以聲沖擊波和可見光的形式釋放大量能量。 在完全坍塌時，氣泡內的蒸汽溫度可能達到幾千開爾文，壓力可能達到幾百個大氣壓。

慣性空化也可能在存在聲場的情況下發生。 通常存在于液體中的微小氣泡將由于施加的聲場而被迫振蕩。

如果聲強足夠高，氣泡會先變大，然后迅速破裂。 因此，即使液體中的稀薄度不足以產生類瑞利空隙，慣性空化也會發生。 高功率超聲波通常利用微觀真空氣泡的慣性空化作用來處理表面、液體和漿液。

空化開始的物理過程類似于沸騰。 兩者之間的主要區別在于蒸汽形成之前的熱力學路徑。 當液體的局部溫度達到飽和溫度時發生沸騰，并進一步提供熱量使液體。