液體參量對激光空泡產生和潰滅的影響研究.pdf

1、本文從理論、數(shù)值模擬和實驗方面研究了激光空泡膨脹和收縮全過程及空泡潰滅誘導的射流對靶材的損傷機制，系統(tǒng)討論了液體粘性、表面張力、溫度、含氣量以及材料彈性模量變化對空泡膨脹、收縮及潰滅過程的影響。 首先從空泡動力學基本理論出發(fā)，得到了空泡各特征參量之間的關系，進而對空泡動力學模型進行了修正；采用有限差分法數(shù)值模擬不同參量液體中空泡的脈動行為，研究了液體粘性、表面張力、溫度、含氣量以及可壓縮性等參量變化對空泡泡半徑、泡壁運動速度、加

2、速度以及潰滅周期等特征參量的影響。數(shù)值計算結果表明液體參量是影響空泡脈動的重要因素，它們將對空泡膨脹和收縮過程產生顯著的影響。 其次，采用基于光纖耦合的光束偏轉測試系統(tǒng)進行了實驗研究，探測了高功率激光燒蝕水下靶材所產生的激光等離子體沖擊波、空泡等物理現(xiàn)象及空泡潰滅后期產生的射流對固壁面的沖擊作用。深入分析了液體粘度、表面張力、溫度等參量與空泡泡半徑、泡壁運動速度、潰滅周期和靶材所受射流沖擊力之間的定量關系，并通過數(shù)值計算進行了驗

3、證，給出了相應的理論解釋。此外，考慮到固壁面對空泡潰滅周期的延長作用，對Rayleigh公式進行了修正，并根據修正后的Rayleigh公式建立了液體參量與射流速度、射流沖擊壓強大小之間的定量關系。實驗研究結果表明液體粘性將減緩空泡膨脹和收縮過程，減小靶材所受射流沖擊力，因而對空化起抑制作用；而表面張力延緩空泡膨脹加速空泡潰滅，增大靶材所受射流沖擊力，促進了空化的作用效果。此外，還研究了液體溫度變化對空泡動力學行為的影響。 通過針