水中激光等離子體空泡形成及沖擊波傳播特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文主要從實(shí)驗(yàn)方面研究了水中激光聲波的產(chǎn)生和傳播特性,就空泡的脈動(dòng)特性,沖擊波的產(chǎn)生和衰減特性及等離子體聲波的頻譜特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探測(cè)和數(shù)值計(jì)算研究。
　　 利用基于電子延遲光學(xué)陰影法研究了激光擊穿水產(chǎn)生的空泡的脈動(dòng)特性,拍攝了空泡一次完整脈動(dòng)過程的陰影序列圖,得到了在實(shí)驗(yàn)激光能量下的空泡周期,計(jì)算了空泡的最大半徑與陰影照片上的空泡最大尺寸相比對(duì),結(jié)果基本一致。通過數(shù)據(jù)計(jì)算了空泡半徑與時(shí)間的關(guān)系,分析了空泡脈動(dòng)速度特性及原因。實(shí)驗(yàn)

2、中,清晰地捕捉到了等離子體膨脹沖擊波和空泡潰滅輻射的沖擊波。
　　 采用頻帶寬度為1-20MHz的水聽計(jì)探測(cè)了1064nm激光與水下金屬靶材作用時(shí)產(chǎn)生的激光等離子體聲波,探測(cè)到了等離子體沖擊波信號(hào)和激光空泡脈動(dòng)及潰滅時(shí)輻射的聲波。研究了激光等離子體沖擊波的衰減特性,其在水中傳播的最初20cm內(nèi)聲壓幅值隨著距離增大而急劇減小,其聲壓幅值強(qiáng)度近似正比于1/r2。隨著沖擊波的傳輸距離變遠(yuǎn),其聲壓強(qiáng)仍然逐漸減小,但此時(shí)的衰減速度變緩,可

3、以認(rèn)為此時(shí)的激光等離子體沖擊波已經(jīng)衰減為聲波。最后研究了沖擊波隨傳播距離的頻譜特性,得出沖擊波的頻譜峰值強(qiáng)度隨著傳播距離的增大而減小,在2.5cm內(nèi)衰減很大,而后隨著距離的增大,峰值強(qiáng)度繼續(xù)下降,但有所減緩,在3cm處,沖擊波的頻譜曲線較光滑,傳播到12cm和16cm處,曲線振蕩比較厲害,作者認(rèn)為可能是激光等離子體沖擊波在水中傳播時(shí),水介質(zhì)對(duì)某些頻率成分的波有吸收作用。
　　 本文的研究有助于對(duì)水下空化的應(yīng)用,水下目標(biāo)探測(cè)與定位