激光等離子體沖擊波傳輸及空泡動力學特性研究.pdf

1、本文從理論和實驗方面研究了高功率激光與物質相互作用過程中激光等離子體沖擊波的產(chǎn)生、傳輸特性以及激光空泡動力學特性、空蝕機理，并對有關特征參數(shù)進行了實驗測試和數(shù)值計算研究。 利用自行設計的基于光纖耦合的雙光束測試系統(tǒng)研究了激光致使空氣中靶材表面產(chǎn)生的等離子體沖擊波，實現(xiàn)了在一個激光脈沖內對激光等離子體沖擊波瞬時速度的直接測量，避免因激光器穩(wěn)定性或者激光等離子體沖擊波可重復性而引起的測量誤差，提高了實驗精度。 在對激光等離子

2、體沖擊波在不同介質中傳輸特性的研究方面，將“壓縮波追趕與稀疏波卸載理論”引入沖擊波發(fā)展及衰減過程的研究；從質量和動量守恒方程出發(fā)，解析研究了強激光等離子體沖擊波的產(chǎn)生、發(fā)展和衰減機理。進而采用自行研制的光纖傳感器跟蹤探測等離子體沖擊波的形成及發(fā)展過程，從實驗驗證了該理論模型的正確性。 采用PZT水聽器探測了波長為532nm和1064nm激光與水下金屬靶材作用時產(chǎn)生的激光等離子體聲波，并對實驗獲得的數(shù)據(jù)進行了時頻分析。結果表明：該

3、等離子體聲波強度隨激光能量的增大而增大；頻率范圍在0-150KHz，在頻率為25KHz附近有一峰值；且頻率范圍和峰值位置基本不隨作用激光能量以及靶材料的改變而改變。 從基本的空泡動力學理論出發(fā)，推導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；采用有限差分法對空泡脈動進行數(shù)值模擬，得到了空泡脈動特性隨液體粘性、空泡含氣量、表面張力以及可壓縮性的變化規(guī)律；實驗上采用光偏轉測試裝置探測了激光空泡脈動以及空泡潰滅的細節(jié)過