激光空泡在刚性壁面附近空蚀特性 被引量：12

1

作者 刘涛 王江安 +1 位作者 宗思光 王雨虹 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期298-302,共5页

采用脉冲激光聚焦于透明液体中产生单个激光空泡,利用高速相机拍摄空泡在透明液体中整个运动过程,并对刚性壁面造成的空蚀现象进行了观测。实验研究发现,空泡溃灭将产生高速冲击波和高速射流,这是造成刚性壁面损伤的两种主要原因。空泡... 采用脉冲激光聚焦于透明液体中产生单个激光空泡,利用高速相机拍摄空泡在透明液体中整个运动过程,并对刚性壁面造成的空蚀现象进行了观测。实验研究发现,空泡溃灭将产生高速冲击波和高速射流,这是造成刚性壁面损伤的两种主要原因。空泡与刚性壁面的无量纲距离在0.4-1.4之间时,刚性壁面首先受到高速冲击波的破坏,由于空泡的趋壁效应,空泡在第二次收缩过程中将在壁面附近对实验靶材产生高速微射流的空蚀破坏。且这两种作用机制在无量纲距离为1.0时,高速微射流对壁面的空蚀效果更加明显。 展开更多

关键词 激光空泡 刚性壁面 冲击波 微射流

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激光空泡脉动特性的实验和理论研究 被引量：10

2

作者 陈笑 徐荣青 +2 位作者 沈中华 陆建 倪晓武 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期331-335,共5页

采用自行研制的基于光偏转原理的高灵敏度光纤传感器研究了激光在水中铝靶表面产生的等离子体空泡及其脉动特性.通过实验获得了激光等离子体空泡在靶表面两次膨胀收缩的全过程;判定了空泡在两次脉动中对应的最大和最小泡半径.进而结合... 采用自行研制的基于光偏转原理的高灵敏度光纤传感器研究了激光在水中铝靶表面产生的等离子体空泡及其脉动特性.通过实验获得了激光等离子体空泡在靶表面两次膨胀收缩的全过程;判定了空泡在两次脉动中对应的最大和最小泡半径.进而结合空泡溃灭理论,推算了激光空泡在各次脉动周期中含气量的变化.实验结果表明,激光空泡的含气量越小,空泡收缩越剧烈,气泡所能收缩的最小泡半径越小,其相应溃灭周期也越短. 展开更多

关键词 激光技术 激光空泡 脉动特性 光纤传感器

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激光空泡在近自由液面运动特性的实验研究 被引量：8

3

作者 刘涛 王江安 +1 位作者 宗思光 梁善永 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期154-160,共7页

采用激光技术聚焦击穿液体产生空泡,利用高速摄像系统开展激光空泡与自由液面的相互作用的实验研究。实验研究发现,空泡与自由液面之间的无量纲距离对水下空泡的脉动特性和自由液面的水冢现象存在影响。通过大量实验总结了无量纲距离与... 采用激光技术聚焦击穿液体产生空泡,利用高速摄像系统开展激光空泡与自由液面的相互作用的实验研究。实验研究发现,空泡与自由液面之间的无量纲距离对水下空泡的脉动特性和自由液面的水冢现象存在影响。通过大量实验总结了无量纲距离与空泡半径、空泡脉动周期、自由液面水柱的最大高度和产生水冢时间的相互关系。实验表明无量纲距离越小,空泡脉动周期越短,自由面的水冢现象越明显。同时统计出了在不同无量纲距离范围内所出现的5种不同水冢现象的规律。研究内容为空泡与自由液面相互作用的理论提供了实验依据。 展开更多

关键词 激光技术 空泡运动 激光空泡 自由液面 水冢

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激光空泡特性实验与数值计算研究 被引量：8

4

作者 王雨虹 王江安 任席闯 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期8372-8378,共7页

基于激光空泡内物质以水蒸气为主的特征,选择特定的Rayleigh-Plesset方程形式,确定激光空泡的动态泡壁位置,并考虑水中气体与激光空泡之间的质量扩散、水蒸气的凝结与蒸发、水的压缩性及热传导、声辐射、黏性、表面张力等因素.建立激光... 基于激光空泡内物质以水蒸气为主的特征,选择特定的Rayleigh-Plesset方程形式,确定激光空泡的动态泡壁位置,并考虑水中气体与激光空泡之间的质量扩散、水蒸气的凝结与蒸发、水的压缩性及热传导、声辐射、黏性、表面张力等因素.建立激光空泡的产生、照相和声压测量系统.通过数值计算与实验结果相结合的办法,使泡内压力的计算值与实验值之间相对误差控制在10%以内,揭示吸收的激光脉冲能量与激光空泡的半径、泡内压力和温度之间的对应关系,以及吸收的激光脉冲能量不变时半径、压力和温度的变化规律.旨在为激光空泡的相关研究提供一定的参考. 展开更多

关键词 激光空泡 水蒸气 数值模拟 Rayleigh-Plesset方程

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不同环境压强下激光空泡溃灭射流的实验研究 被引量：7

5

作者 李贝贝 张宏超 +1 位作者 倪晓武 陆建 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期749-753,共5页

为了研究环境压强对固壁面附近激光空泡溃灭射流的影响,采用光偏转方法对固体壁面附近空泡溃灭行为进行了实验研究,得到了不同环境压强下空泡的溃灭时间、溃灭射流冲击压强。结果表明,相同激光能量下,环境压强对空泡溃灭时间、射流冲击... 为了研究环境压强对固壁面附近激光空泡溃灭射流的影响,采用光偏转方法对固体壁面附近空泡溃灭行为进行了实验研究,得到了不同环境压强下空泡的溃灭时间、溃灭射流冲击压强。结果表明,相同激光能量下,环境压强对空泡溃灭时间、射流冲击压强都有非线性的影响关系,环境压强越大,溃灭时间越小,射流冲击压强越大;在空泡溃灭的前期,泡壁加速率较小且受环境压强的影响较小;在溃灭的后期,射流形成,空泡上表面泡壁中心点速率迅速增大,且相应阶段的加速率随着环境压强的增大而增大。这一结果对激光水下加工及空泡动力学的研究有积极的意义。 展开更多

关键词 激光物理 激光空泡 光偏转法 液体射流 水锤

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水下光击穿的能量分布研究 被引量：6

6

作者 王晓宇 王江安 +1 位作者 宗思光 刘涛 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期33-37,共5页

分析了激光击穿水介质时的能量分布情况，给出了相应的能量计算方法。构建了研究激光击穿水介质能量分布的实验系统，利用高速摄像机对激光击穿水介质过程中的冲击波辐射、空泡脉动等现象进行了记录，得到了冲击波速度以及空泡尺寸等参... 分析了激光击穿水介质时的能量分布情况，给出了相应的能量计算方法。构建了研究激光击穿水介质能量分布的实验系统，利用高速摄像机对激光击穿水介质过程中的冲击波辐射、空泡脉动等现象进行了记录，得到了冲击波速度以及空泡尺寸等参数。利用水听器对远场声波信号进行了测量。研究结果表明：激光击穿水介质的过程中，大部分激光能量转换成了冲击波和空泡能量，两者占到的比例为60％-90％；激光能量的改变对激光击穿水介质的能量分布影响不大；当激光会聚角增加时，冲击波和空泡能量变大，同时透射激光能量减小。 展开更多

关键词 激光光学 水下光击穿 高速摄影 激光空泡

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激光空泡溃灭及其产生的声波 被引量：3

7

作者 邓圆 金韬 +1 位作者 池灏 周金海 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2793-2798,共6页

强激光脉冲在水中的自聚焦传输、成丝、击穿及击穿后产生的声波,近年来成为强激光脉冲传输应用研究领域的一个热点。强激光脉冲电离产生的空泡在溃灭过程中,对周围水体产生压缩,从而在水下产生声波。在现有理论基础上,考虑空泡含气量、... 强激光脉冲在水中的自聚焦传输、成丝、击穿及击穿后产生的声波,近年来成为强激光脉冲传输应用研究领域的一个热点。强激光脉冲电离产生的空泡在溃灭过程中,对周围水体产生压缩,从而在水下产生声波。在现有理论基础上,考虑空泡含气量、水的粘滞系数和水的表面张力系数对空泡运动及其产生声波的影响。给出双空泡运动方程,分析空泡间距对空泡溃灭和其产生声压关系。根据实际情况,计算不同温度情况下单空泡和双空泡运动过程及其产生的声压,并进行相互比较。计算结果表明:水温越高,空泡运动时达到的最小半径越小,空泡振荡周期和溃灭时间延长,产生声压越高。随双空泡间距减小,空泡溃灭时达到的最小半径线性减小,而其产生的最大声压则单调增大。 展开更多

关键词 强激光脉冲 激光空泡 声压 单空泡 双空泡

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高功率激光空化气泡声辐射特性研究 被引量：4

8

作者 宗思光 王江安 +1 位作者 王雨虹 苗海 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2008年第8期757-761,共5页

研究了水下高功率激光击穿水介质形成单空泡及空泡辐射声波的特性,推导了激光空泡辐射声波信号在击穿近场、远场的特性模型。利用调QNd∶YAG激光聚焦水下击穿水介质产生空泡,采用高速摄像机、高频测量水听器对激光空泡的生长过程及辐射... 研究了水下高功率激光击穿水介质形成单空泡及空泡辐射声波的特性,推导了激光空泡辐射声波信号在击穿近场、远场的特性模型。利用调QNd∶YAG激光聚焦水下击穿水介质产生空泡,采用高速摄像机、高频测量水听器对激光空泡的生长过程及辐射的声波信号进行了测量。实验结果与理论模型吻合,可为相关研究提供参考。 展开更多

关键词 高功率激光 激光空泡 高速摄像 声信号

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不同激光焦点位置水下微冲压铜箔实验研究

9

作者 陈铁牛 曾文平 +2 位作者 李松 丁首斌 陈海涛 《轻工科技》 2023年第5期80-83,共4页

本文将激光聚焦于微孔模具上方液体内,通过激光击穿液体形成空泡,利用空泡产生的冲击波和水射流对凹模上方铜箔工件进行冲压加工实验,分别对不同焦点位置冲压加工效果进行实验对比研究,得到不同效果的铜箔冲裁零件。通过实验研究,验证... 本文将激光聚焦于微孔模具上方液体内,通过激光击穿液体形成空泡,利用空泡产生的冲击波和水射流对凹模上方铜箔工件进行冲压加工实验,分别对不同焦点位置冲压加工效果进行实验对比研究,得到不同效果的铜箔冲裁零件。通过实验研究,验证激光空泡微冲压的可行性,指出可以通过调整不同焦点位置参数对工件进行冲压加工,得到成型、冲裁、冲击强化等不同冲压效果的加工零件。 展开更多

关键词 激光空泡 冲击强化 冲击波 微加工

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激光诱导空泡冲击强化动力学特性

10

作者 陈铁牛 邓宇 +3 位作者 曾文平 李松 丁首斌 陈海涛 《机电工程技术》 2023年第10期108-114,共7页

为研究激光诱导空泡冲击强化的动力学特性,将激光聚焦于微孔上方和孔内形成空泡,通过不同激光焦点位置、不同激光能量和不同激光频率进行空泡实验,利用高速摄影仪拍摄,观测微孔入口和出口处空泡的脉动特征,对比分析激光空泡的尺寸、速... 为研究激光诱导空泡冲击强化的动力学特性,将激光聚焦于微孔上方和孔内形成空泡,通过不同激光焦点位置、不同激光能量和不同激光频率进行空泡实验,利用高速摄影仪拍摄,观测微孔入口和出口处空泡的脉动特征,对比分析激光空泡的尺寸、速度、压力等变化曲线。研究发现,孔口上方和孔内的激光空泡能将孔内液体迅速推出孔尾,在孔口下方形成环形空泡,激光焦点距离微孔越近、激光能量越大,孔口下方的环形空泡越大,产生的速度和水锤压力也越大。 展开更多

关键词 激光空泡 冲击强化 冲击波 微加工

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不同环境压强下激光空泡特性研究 被引量：3

11

作者 王晓宇 王江安 +3 位作者 宗思光 刘涛 李胜勇 梁善永 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第3期671-675,共5页

构建了激光空泡测量实验平台，使用脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡，由水听器对激光空泡溃灭辐射声信号进行接收，利用充气泵对高压水箱内的气压进行精确控制。通过仿真计算和实验对不同环境压强下的激光空泡特征和其溃灭时辐射声... 构建了激光空泡测量实验平台，使用脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡，由水听器对激光空泡溃灭辐射声信号进行接收，利用充气泵对高压水箱内的气压进行精确控制。通过仿真计算和实验对不同环境压强下的激光空泡特征和其溃灭时辐射声信号的峰值变化特性进行了研究。结果表明：当环境压强处在0.1~0.7 MPa范围内变化时，随着环境压强的增大，激光空泡首次脉动周期和空泡最大半径逐渐减小，两者的变化速率逐渐减小。空泡溃灭时辐射声信号的峰值声压在0.1~0.4 MPa内逐渐增大，在0.4~0.7 MPa内逐渐减小，且增大速率大于减小速率。 展开更多

关键词 激光空泡 光击穿 激光声 压强

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同步双脉冲激光致声研究 被引量：2

12

作者 王晓宇 王江安 +2 位作者 宗思光 刘涛 梁善勇 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期305-309,共5页

利用高速摄像机拍摄了同步双脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡的运动过程。分析了该条件下产生的四种典型激光声信号特性,初步计算了光声能量转换效率。研究结果表明:通过调节脉冲激光的能量差,可以控制激光声信号峰值间隔,提高激光... 利用高速摄像机拍摄了同步双脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡的运动过程。分析了该条件下产生的四种典型激光声信号特性,初步计算了光声能量转换效率。研究结果表明:通过调节脉冲激光的能量差,可以控制激光声信号峰值间隔,提高激光声信号脉宽;两空泡之间无量纲距离为1.5时,溃灭过程中出现融合现象,融合过程中空泡热力学能转化为机械能,融合后形成的单个空泡能量变大,其溃灭产生的激光声信号主频降低;同步双脉冲激光聚焦击穿情况下的光声能量转换效率为6%～10%。 展开更多

关键词 激光声信号 光击穿 激光空泡 同步双脉冲激光

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激光空泡在文丘里管中运动的动力学特性 被引量：2

13

作者 李小磊 秦长剑 张会臣 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期273-279,共7页

以水为工作介质,在不同文丘里管入口压力下,利用YAG激光器产生的激光轰击水中的金属靶材产生空泡,借助高速摄像系统记录激光空泡在文丘里管中的运动过程,并采用流体动力学模拟对文丘里管中的流场特性和空泡的溃灭特性进行分析.结果表明... 以水为工作介质,在不同文丘里管入口压力下,利用YAG激光器产生的激光轰击水中的金属靶材产生空泡,借助高速摄像系统记录激光空泡在文丘里管中的运动过程,并采用流体动力学模拟对文丘里管中的流场特性和空泡的溃灭特性进行分析.结果表明:激光空泡在文丘里管中的运动,其形状变化可分为产生阶段、挤压阶段、溃灭初始阶段和溃灭阶段等四个阶段.空泡的溃灭取决于流场状态,当流动为层流时,空泡不发生溃灭;当流动为湍流时,空泡发生溃灭,且湍流程度越剧烈,溃灭现象越显著.搭建的激光空泡生成与运动系统能够实现空泡的定点溃灭. 展开更多

关键词 激光空泡 文丘里管 湍流 空泡动力学

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液体介质中的空泡发光现象及其他 被引量：1

14

作者 李玉同 张杰 《物理》 CAS 北大核心 2002年第5期293-297,共5页

空泡广泛存在于自然界中 .理论和实验表明 ,空泡在坍塌时可以将能量密度提高～ 10 1 2 倍 ,发出皮秒级超短脉冲闪光 .文章对液体介质中的空泡规律和常用研究方法进行了描述 ,主要内容包括空泡动力学、声致发光、冲击波产生。

关键词 空泡 声致发光 激光空泡 液体介质 空泡发光

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表面张力对固壁旁空泡生长和溃灭行为的影响 被引量：2

15

作者 贺杰 刘秀梅 +1 位作者 陆建 倪晓武 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期342-346,共5页

采用两套光偏转测试装置对不同表面张力液体中激光空泡脉动及溃灭特性进行了实验研究,获得了液体表面张力改变对固壁近旁空泡生长和溃灭过程的影响。结果表明,表面张力延缓了空泡的膨胀过程,加速了空泡的溃灭;表而张力对空泡溃灭的影响... 采用两套光偏转测试装置对不同表面张力液体中激光空泡脉动及溃灭特性进行了实验研究,获得了液体表面张力改变对固壁近旁空泡生长和溃灭过程的影响。结果表明,表面张力延缓了空泡的膨胀过程,加速了空泡的溃灭;表而张力对空泡溃灭的影响要强于对膨胀的影响;液体张力越大,空泡脉动周期越短,且空泡对应的最大泡半径越小而收缩所能达到的最小泡半径亦越小。此外,液体张力越大,射流所产生的瞬时冲击力越大,即表面张力加强了液体射流对固壁的空蚀作用。研究结果可为水下激光加工、激光医疗、空化空蚀相关流体力学的研究提供一定的理沦和实验支持。 展开更多

关键词 激光技术 激光空泡 光纤传感器 液体表面张力 空蚀

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含气量对激光空泡在刚性壁面空蚀的影响 被引量：2

16

作者 刘涛 王江安 +2 位作者 宗思光 梁善永 张显峰 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2576-2580,共5页

采用强脉冲激光器设计液体环境下刚性壁面空蚀实验平台,改变液体中含气量,利用高速相机观察不同含气量条件下激光空泡在壁面附近的脉动过程,并对刚性壁面造成的空蚀结果进行了观测。实验研究发现,随着液体中相对空气含量的提高,激光空... 采用强脉冲激光器设计液体环境下刚性壁面空蚀实验平台,改变液体中含气量,利用高速相机观察不同含气量条件下激光空泡在壁面附近的脉动过程,并对刚性壁面造成的空蚀结果进行了观测。实验研究发现,随着液体中相对空气含量的提高,激光空泡脉动的最大尺寸增大,空泡的膨胀运动变剧烈,溃灭运动速度降低,空泡的溃灭强度降低,从而影响到溃灭冲击波和壁面微射流对刚性壁面的冲击速度,减弱了壁面空蚀,而液体中含气量的提高能够降低激光空泡对刚性壁面的空蚀程度。 展开更多

关键词 含气量 刚性壁面 激光空泡 空蚀

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圆锥边界附近激光空泡溃灭行为的研究 被引量：2

17

作者 李贝贝 张宏超 +3 位作者 韩冰 陈军 倪晓武 陆建 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第17期300-307,共8页

为了研究刚性圆锥边界锥角对激光空泡溃灭行为的影响,文章建立了虚拟平面边界模型,同时采用阴影摄影术、光偏转法以及数值计算的手段对边界附近空泡溃灭过程进行了研究.结果表明边界的锥角对空泡的形状、溃灭时间以及液体射流形成均有... 为了研究刚性圆锥边界锥角对激光空泡溃灭行为的影响,文章建立了虚拟平面边界模型,同时采用阴影摄影术、光偏转法以及数值计算的手段对边界附近空泡溃灭过程进行了研究.结果表明边界的锥角对空泡的形状、溃灭时间以及液体射流形成均有明显影响.空泡形状偏离球形的程度和溃灭时间均随锥角的增大而增大,且增大锥角度可以促使射流的形成.空泡溃灭时间的实验值同理论值具有较高的一致性,验证了虚拟平面边界假设及无量纲距离修正的有效性. 展开更多

关键词 激光空泡 溃灭时间 光偏转 阴影摄影术

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激光物理

18

《中国光学与应用光学》 2007年第1期16-18,共3页

关键词 激光物理 非傍轴 飞秒激光 色散补偿 高斯光束 脉冲光束 激光空泡 高斯波束 射线理论

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激光空泡刚性半球面内运动 被引量：1

19

作者 王雨虹 王江安 +1 位作者 宗思光 刘涛 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期996-1000,共5页

采用甚高速照相技术与建立激光空泡在刚性半球壁面内的运动模型相结合的方法,确定了激光空泡在刚性半球面壁内的运动特性与无量纲距离的关系,提出了最佳无量纲距离概念。结果表明：半球反射面的半径与激光空泡最大半径之比小于1.1时,激... 采用甚高速照相技术与建立激光空泡在刚性半球壁面内的运动模型相结合的方法,确定了激光空泡在刚性半球面壁内的运动特性与无量纲距离的关系,提出了最佳无量纲距离概念。结果表明：半球反射面的半径与激光空泡最大半径之比小于1.1时,激光空泡在第1次膨胀时就会产生严重的变形并弹出半球面,并产生空化泡和空蚀,它们均会严重影响激光声的传播。该比值在1.1-3.3时,激光空泡将在第3次收缩之前接触半球面,容易对壁面造成空蚀。在该比值大于3.3的情况下,激光空泡在第3次收缩之前不会接触半球面,对激光声的传播和反射特性影响较小。如果考虑把空泡第1次溃灭时产生的激光声的声学中心控制在击穿点时,需要把该比值控制在5以上。 展开更多

关键词 激光空泡 刚性 半球面 运动 无量纲距离 甚高速照相

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纳秒激光诱导空化空泡的作用特性及影响 被引量：1

20

作者 佟艳群 黄建宇 +2 位作者 吴笑漪 袁寿其 任旭东 《排灌机械工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期1013-1017,共5页

为了解决水力机械的空化空蚀物理过程复杂、表面抗蚀技术难度大的问题,采用可控性好的纳秒脉冲激光诱导空泡,利用高速摄影技术采集等离子腔体、空化冲击波、空泡脉动过程等特征图像,分析激光参数对空泡尺寸、脉动时间等空泡特性的影响,... 为了解决水力机械的空化空蚀物理过程复杂、表面抗蚀技术难度大的问题,采用可控性好的纳秒脉冲激光诱导空泡,利用高速摄影技术采集等离子腔体、空化冲击波、空泡脉动过程等特征图像,分析激光参数对空泡尺寸、脉动时间等空泡特性的影响,结合水听器采集的声波信号,分析激光空泡的冲击波压力特性,测定激光作用区域的残余应力表征材料表面性能,分析出激光参数与表面性能间的关系.结果表明:半圆形等离子体腔由激光光学击穿效应产生,激光能量越大,空泡脉动周期越长,空泡的尺寸也越大.在激光空泡回弹时,采集到清晰的冲击波图像,冲击波压力与激光能量几乎呈线性关系.小能量激光作用下残余压应力值与原始值接近,大能量激光作用下残余压应力值迅速增大,且与激光能量几乎为线性关系,作用力稳定.这些结果为空化空蚀的机理研究和抑制对策提供参考. 展开更多

关键词 空化空蚀 激光空泡 冲击波 等离子体 表面改性

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