含气泡水介质广泛的存在于自然界中。由于空气与水的密度、声阻抗及压缩率等特性有很大的差异,往往会导致混合介质的声学特性发生显著变化,对声波的传播产生很大影响;随着水下大功率和强声源设备的应用越来越广泛,迫使对非线性声学理论的研究更加深入。本文利用等效媒质法,建立了含气泡水介质等效媒质模型。从气泡的动力学方程出发,研究气泡的动力学特性并推导了二阶和三阶近似下的气泡体积形式的振动方程;从气泡的散射截面和吸收截面、声速和衰减的频散特性以及含气泡水介质的等效非线性参数等方面研究了含气泡水介质的声学特性;利用等效密度这一等效参数,推导了含气泡水介质的非线性波动方程。为了研究声波在含气泡水介质传播过程中的非线性声场和气泡非线性振动的相互作用,提出一种有限差分数值方法综合研究气泡振动方程和非线性波动方程;通过将数值方法与贝塞尔—富比尼解、westervelt方程和解析解进行对比,证明了该数值算法的正确性。利用有限差分数值算法研究了单频声波、双波互作用、脉冲互作用、线性调频互作用以及单频与宽带互作用下的声波在含气泡水介质中的非线性传播规律。最后,为了进一步验证该数值算法的正确性,进行了声波在含气泡水介质中的声传播实验,通过将实验测量的双波激励下的和差频与仿真的结果进行对比,证明了该数值算法的正确性。