导读:本文包含了激光空泡论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:激光,空泡,动力学,压强,射流,声压,特性。
激光空泡论文文献综述
蒋鹏炜[1]（2018）在《激光空泡在小孔中脉动过程的实验与数值模拟研究》一文中研究指出激光水下打孔具有打孔效率高的优势,但打孔过程中激光与小孔和水叁者的相互作用致水迁移促使熔渣大量排出过程的研究仍十分有限。本文针对激光水下作用过程,研究了孔径为数百微米且深度在毫米级的小孔中激光空泡脉动机理,为激光水下打孔提供理论参考。首先本论文通过实验观察得到纳秒激光作用小孔内水介质的瞬态过程,包括冲击波、相烧蚀、空泡脉动及水喷溅。在空泡膨胀阶段,自由水面形成水冢现象。在溃灭阶段,空泡溃灭产生射流,对孔底产生强力冲击。双泡脉动过程的溃灭形态和溃灭时刻明显不同于单泡脉动过程。确定空泡脉动为水迁移的主要机制,并将空泡脉动分为孔内膨胀、水面吸引和溃灭叁个阶段。进而针对实验现象,基于流体力学理论,采用有限元法,模拟了空泡在注有水小孔中的脉动过程。由实验验证了数值模型合理性。进而通过数值计算揭示了初始泡压和空泡产生位置对空泡脉动过程的影响机制。初始泡压不断增大,单泡射流的速度和压强均不断增大。但当初始泡压达到35MPa时出现漏气现象,射流的速度和压强均减小。近水表面空泡初始泡压越大,对孔底空泡抑制作用越强。孔底空泡初始泡压越大,最终产生的射流速度和压强越大。空泡产生位置越靠近孔底,空泡脉动对水的迁移作用越强。空泡产生位置越靠近孔口,射流形成的时刻越早,射流速度和压强越大。最后,探究了孔深、孔径及孔形对空泡脉动过程的影响。研究结果表明2mm深小孔中空泡顶部泡壁半径和膨胀速度大于1mm和3mm深小孔中,孔深较大空泡膨胀出孔需要消耗更多泡能,孔深较小空泡膨胀出孔后过度膨胀消耗更多泡能,适中的孔深才能强化空泡对小孔中水的迁移作用。小孔半径越小,空泡顶部泡壁半径和膨胀速度增大,由于受到孔壁约束,泡能集中向孔外膨胀,孔径减小能强化空泡对小孔中水的迁移作用。孔形对于顶部泡壁半径和瞬时膨胀速度影响较大,由于孔壁约束空泡膨胀状态,锥形孔减弱空泡对小孔中水的迁移作用,倒锥形孔强化空泡对小孔中水的迁移作用。(本文来源于《南京理工大学》期刊2018-03-01）
强豪[2]（2017）在《水环境激光空泡与金属靶材相互作用过程及机理研究》一文中研究指出液体环境中激光与物质相互作用机理研究是激光碎石术、水下激光加工、水下激光推进等激光应用领域的重要基础理论问题。本文采用理论、数值模拟和实验手段研究了水环境中激光烧蚀金属靶材表面诱导产生空泡与金属靶材相互作用的过程及机理,得到了空泡相对大小、空泡脉动次数以及靶材料对空泡泡能与靶材能量耦合效率的影响等结论。改进了光束透射法,实现了通过单次测量对金属靶材表面激光空泡动力学行为和激光空泡作用下金属靶材动力学行为的探测,进而实验研究了激光空泡与金属靶材相互作用的过程,发现了空泡的脉动特性促使靶材呈现同步的振荡现象,而空泡的溃灭效应则促使靶材在与激光相同方向上获得稳定的速度。采用实验和数值模拟方法研究了空泡相对大小对金属靶材表面激光空泡溃灭特性的影响,进而研究了空泡相对大小对激光空泡泡能与金属靶材能量耦合效率的影响。结合Rayleigh模型,得到了靶材表面空泡前叁次脉动周期的溃灭时间解析表达式。进而在空泡能量、靶材质量和靶材体积一定的情况下,提出了空泡大小近似为靶材表面尺寸一半时靶材获得的冲量最大的结论。采用光束偏转法和高速摄影法实验研究了空泡脉动次数对激光空泡泡能与金属靶材能量耦合效率的影响,发现随着激光能量密度的增大,空泡最终溃灭前所经历的脉动次数减少,导致空泡最后溃灭能量和靶材的动能均呈现阶梯性增长。进而提出了减小空泡的脉动次数是提高空泡泡能与靶材能量耦合效率的有效方法。从理论、实验和数值模拟方面研究了靶材料对激光空泡泡能与金属靶材能量耦合效率的影响。结果表明,激光能量密度和靶材大小一定时,靶材料对激光的吸收系数和靶材料密度是影响靶材获得冲量的两个重要参数,且两者间存在相互竞争关系。前者当激光能量密度较小时占据主导地位,后者则在激光能量密度较大时为主导因素。本文的研究结果可加深对液体环境中激光与金属材料相互作用过程的认识,从而为提高液体环境激光加工、激光体内碎石、水下激光推进等领域的应用效率提供理论和实验依据。(本文来源于《南京理工大学》期刊2017-12-01）
吴坤[3]（2016）在《2A02铝合金近壁面激光空泡溃灭特性及作用机理研究》一文中研究指出空蚀和空化是发生在水利机械的一种无法避免的现象,危害极大。近年来,科学家开始探索利用空泡溃灭的极限条件进行空化强化方面的研究,转换思路,将破坏力转换为加工工具。由于激光空泡因为具有良好的对称性、可操控性,逐渐成为研究空泡射流和冲击波的重要手段,本文以激光空化泡为研究对象,研究激光空化强化机理.利用仿真计算与实验相结合的方法,重点研究了激光空化对于2A02铝合金靶材的作用效果,分析不同条件下,包含液体、泡壁距离以及激光能量等不同参数,对比激光空化对于靶材作用效果的差异,研究空泡溃灭射流和冲击波压力的作用机制,验证激光空化强化的可行性,并得到合理的激光空化强化工艺参数,使激光空化强化技术真正有实用价值。具体的研究内容与结果如下:(1)在FLUENT中建立近壁面激光空泡的模型,采用VOF多相流模型结合空化模型,利用Navier-Stokes方程和激光热效应方程将激光能量合理转化为FLUENT参数,数值模拟了不同液体及不同无量纲常数?下中空泡的溃灭特征,结果表明:无量纲常数?在过大(?=2)和过小(?=0.4)时,空泡溃灭时表面均不易形成凹坑,只有当?=1.2时,空泡表面发生明显的凹陷。同时液体的粘度有利于维持空泡壁的稳定,而液体的表面张力和饱和蒸气压对于整个空泡溃灭特征没有明显的影响。(2)通过数值模拟不同液体及不同无量纲常数?下空泡溃灭的射流速度,分析出造成空泡射流速度差异的原因;利用水锤公式计算由空泡射流产生的射流冲击压力,并将所得到的射流冲击压力与2A02铝合金的屈服强度进行对比,发现射流冲击压力不足以对材料表面产生破坏,验证了射流压力对于靶材表面强化改性的可行性。(3)选择2A02铝合金作为实验靶材,利用激光在水、乙醇、硅油叁种不同液体中的靶材附近产生空泡,借助高速摄像机拍摄激光空泡在靶材壁面的整个脉动过程,并将仿真得到的空泡脉动过程与拍摄结果对比,验证仿真模拟的正确性;对比不同液体及泡壁距离H下靶材的表面形貌,分析了空泡溃灭时的射流和冲击波对于靶材表面的作用机制及改善效果;同时在实验中改变激光的能量和空泡与靶材壁面的距离,进一步讨论了不同的激光能量和泡壁距离H对于靶材表面残余应力的影响,结果表明激光能量越大,靶材表面的残余压应力越大,而随着H的增大,靶材表面的残余应力值先增大后减小;对比叁种液体中靶材残余应力的大小,可知叁种液体中的残余应力均为残余压应力,表明激光空化作用对于靶材表面性能有一定的提升,并将实验得到的残余应力值与仿真得到的射流压力进行对比,发现两者的趋势基本一致,验证了仿真结果的准确性。(本文来源于《江苏大学》期刊2016-04-01）
李胜勇,王晓宇,王江安,宗思光,刘涛[4]（2015）在《环境压强对激光空泡声波特性影响的实验研究》一文中研究指出环境压强是影响空泡脉动的一个重要因素。为了研究环境压强对激光空泡声波特性的影响,采用理想液体中单空泡运动的理论模型,对不同环境压强下液体中空泡运动过程进行了数值模拟,并通过充气泵精确调节高压水箱内的气压,采用高速照相机、高频测量水听器,得到了在不同压强条件下,空泡脉动特性的序列图像和声谱图,根据实验数据研究了不同环境压强下液体中激光诱导产生的空泡脉动规律与声波特性。结果表明:环境压强的改变影响了空泡生存周期和脉动的剧烈程度,但对声波的强度和声谱分布没有影响。辐射的频率集中在0~50 k Hz范围内,所辐射的声波能量主要集中在0~20 k Hz频段范围,并在2 k Hz与8 k Hz有两个明显的频率峰值。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2015年03期）
王晓宇,王江安,宗思光,刘涛,李胜勇[5]（2014）在《不同环境压强下激光空泡特性研究》一文中研究指出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。(本文来源于《红外与激光工程》期刊2014年03期）
李小磊,秦长剑,张会臣[6]（2014）在《激光空泡在文丘里管中运动的动力学特性》一文中研究指出以水为工作介质,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,溃灭现象越显着.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.(本文来源于《物理学报》期刊2014年05期）
邓圆,金韬,池灏,周金海[7]（2013）在《激光空泡溃灭及其产生的声波》一文中研究指出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。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2013年11期）
韩冰[8]（2013）在《激光空泡相互作用及非对称溃灭的力学特性研究》一文中研究指出本文研究了激光致空泡与不同形态固壁面、胶体界面和自由液面的相互作用,激光致双空泡间相互作用,以及汽泡群内泡间相互作用机理。研究重点放在不同环境非对称约束对于空泡脉动和溃灭特性的影响,从而探讨了空泡及空泡群对于附近物体的机械效应控制与优化策略。为建立激光致空泡脉动和溃灭,及其与周围物体相互作用产生动量耦合的数值仿真模型,首先通过修正泡内物质状态方程,建立了适合于描述无限大液体环境中激光致单空泡脉动特性的一维理论模型。通过该模型数值解对实验结果的拟合,得到了激光空泡内物质演化特性。对描述可压缩粘性流体中空泡脉动的Keller-Miksis模型进行了数值求解,发现随着空泡振幅增加,其脉动特性呈非线性增加,进而更多的泡能转化为声辐射参与空泡对于附近物体的动量传递过程。通过基于有限元方法和有限体积方法的任意拉格朗日欧拉耦合算法,建立了单空泡与不同形态固壁面相互作用叁维数值模型。利用该高度非线性显示动力学模型通过数值仿真,以空泡对物体能量传递效率最大化为目标,设计优化了被推进物的推进面形态。基于该设计制作了大小实物模型,在实验研究中利用光偏转方法测量了激光单脉冲作用下,得到了被推进物体获得的动能和动量耦合系数。研究结果表明,聚焦光束对周围物体的机械作用主要通过激光等离子体冲击波、空泡溃灭冲击波和空泡溃灭射流冲击得以实现,并且空泡附近半球形固壁约束面可以达到最佳动量耦合系数。通过基于有限体积方法的体积分数法,建立了激光致双空泡相互作用数值计算模型。研究结果表明,可以通过设置不同的空泡间相对距离、空泡相位差和空泡相对大小参数组合,实现对于空泡溃灭射流大小和方向的有效控制,进而有望实现激光空泡对于附近物体机械效应的灵活、有效控制。由数值模拟结果还可以预测：当空泡空间尺度从毫米量级降至微米量级,空泡相互作用的动力学特征将产生可测变化,进而影响空泡对于周围物体的机械效应,以及相应的控制参数选择。特别是基于哈密尔顿力学的空泡群相互作用模型,可以有效模拟群内每一个空泡在泡间相互作用下脉动特性的改变和相对大尺度的迁移行为。本文的研究成果表明,可以将时间、空间高度可控的激光致不同空间尺度的空泡作为微流体泵、微混合器、微推进器、或者微注射器,应用于在生命科学和生物化学领域日益兴起的微流场系统和片上实验室相关研究。(本文来源于《南京理工大学》期刊2013-05-01）
李小磊[9]（2013）在《文丘里管中激光空泡的动力学特性研究》一文中研究指出空泡是一种复杂的液体动力学现象,空泡溃灭时会在极短时间内产生高温和高压,并伴随强烈的冲击波和微射流,可用于微流体装置的动力源和加速化学反应速度及清除有害细胞等,在微流体系统技术、生物医学和化学化工领域具有广泛应用。本文从实验研究和数值模拟两个方面研究了文丘里管中激光空泡的动力学特性及单个空泡特性对流场的影响,以实现空泡的定点产生和定点溃灭,为空泡的主动控制和有效利用提供技术支持,研究的主要内容包括：利用YAG激光轰击浸没于水中的金属靶材产生激光空泡。结果表明,空泡的大小与激光脉宽和电流强度大小相关,但不存在完全的正比关系。激光轰击金属靶材形成的空泡,在浮力的作用下会上浮至水面以下,停留一段时间后会发生溃灭,产生水射流。搭建了激光空泡生成和在文丘里管中运动的研究平台和测试系统,研究了空泡在文丘里管中的运动过程和溃灭条件。结果表明,借助YAG激光器和文丘里管结构可以实现空泡的定点产生和定点溃灭。空泡的溃灭取决于流场的流动状态,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,溃灭现象越明显。采用流体动力学数值模拟的方法对空泡在文丘里管中的运动进行了研究。结果表明,当文丘里管入口压力小于25kPa时,空泡不发生溃灭；当入口压力大于30kPa时,空泡发生溃灭,且空泡溃灭的剧烈程度随着入口压力的增加而增加,这与实验研究相一致。在考虑液体黏滞性和表面张力的情况下,利用Rayleigh-Plesset-Keller-Kolodner方程对单个空泡的动力学特性进行了数值计算,同时采用流体动力学的方法分析了文丘里管内的流场特性。结果表明,对整个空化流场而言,随着入口压力/出口压力比(λ)的增大,文丘里管喉部速度增加,空化体积分数最大值增加,其不为零区域的分布范围扩大,喉部压力先减小后趋于稳定。对单个空泡而言,随着λ的增大,空泡的最大生长率和泡内压力脉冲均显着增大,且生长溃灭发生的次数也增加。文丘里管内单个空泡的动力学特性对整个空化流场的影响与湍流强度有关,湍流越剧烈,单个空泡对整个流场的影响就越小。(本文来源于《大连海事大学》期刊2013-05-01）
李贝贝,张宏超,倪晓武,陆建[10]（2012）在《不同环境压强下激光空泡溃灭射流的实验研究》一文中研究指出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。(本文来源于《激光技术》期刊2012年06期）
激光空泡论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
液体环境中激光与物质相互作用机理研究是激光碎石术、水下激光加工、水下激光推进等激光应用领域的重要基础理论问题。本文采用理论、数值模拟和实验手段研究了水环境中激光烧蚀金属靶材表面诱导产生空泡与金属靶材相互作用的过程及机理,得到了空泡相对大小、空泡脉动次数以及靶材料对空泡泡能与靶材能量耦合效率的影响等结论。改进了光束透射法,实现了通过单次测量对金属靶材表面激光空泡动力学行为和激光空泡作用下金属靶材动力学行为的探测,进而实验研究了激光空泡与金属靶材相互作用的过程,发现了空泡的脉动特性促使靶材呈现同步的振荡现象,而空泡的溃灭效应则促使靶材在与激光相同方向上获得稳定的速度。采用实验和数值模拟方法研究了空泡相对大小对金属靶材表面激光空泡溃灭特性的影响,进而研究了空泡相对大小对激光空泡泡能与金属靶材能量耦合效率的影响。结合Rayleigh模型,得到了靶材表面空泡前叁次脉动周期的溃灭时间解析表达式。进而在空泡能量、靶材质量和靶材体积一定的情况下,提出了空泡大小近似为靶材表面尺寸一半时靶材获得的冲量最大的结论。采用光束偏转法和高速摄影法实验研究了空泡脉动次数对激光空泡泡能与金属靶材能量耦合效率的影响,发现随着激光能量密度的增大,空泡最终溃灭前所经历的脉动次数减少,导致空泡最后溃灭能量和靶材的动能均呈现阶梯性增长。进而提出了减小空泡的脉动次数是提高空泡泡能与靶材能量耦合效率的有效方法。从理论、实验和数值模拟方面研究了靶材料对激光空泡泡能与金属靶材能量耦合效率的影响。结果表明,激光能量密度和靶材大小一定时,靶材料对激光的吸收系数和靶材料密度是影响靶材获得冲量的两个重要参数,且两者间存在相互竞争关系。前者当激光能量密度较小时占据主导地位,后者则在激光能量密度较大时为主导因素。本文的研究结果可加深对液体环境中激光与金属材料相互作用过程的认识,从而为提高液体环境激光加工、激光体内碎石、水下激光推进等领域的应用效率提供理论和实验依据。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
激光空泡论文参考文献
[1].蒋鹏炜.激光空泡在小孔中脉动过程的实验与数值模拟研究[D].南京理工大学.2018
[2].强豪.水环境激光空泡与金属靶材相互作用过程及机理研究[D].南京理工大学.2017
[3].吴坤.2A02铝合金近壁面激光空泡溃灭特性及作用机理研究[D].江苏大学.2016
[4].李胜勇,王晓宇,王江安,宗思光,刘涛.环境压强对激光空泡声波特性影响的实验研究[J].红外与激光工程.2015
[5].王晓宇,王江安,宗思光,刘涛,李胜勇.不同环境压强下激光空泡特性研究[J].红外与激光工程.2014
[6].李小磊,秦长剑,张会臣.激光空泡在文丘里管中运动的动力学特性[J].物理学报.2014
[7].邓圆,金韬,池灏,周金海.激光空泡溃灭及其产生的声波[J].强激光与粒子束.2013
[8].韩冰.激光空泡相互作用及非对称溃灭的力学特性研究[D].南京理工大学.2013
[9].李小磊.文丘里管中激光空泡的动力学特性研究[D].大连海事大学.2013
[10].李贝贝,张宏超,倪晓武,陆建.不同环境压强下激光空泡溃灭射流的实验研究[J].激光技术.2012
论文知识图
