纳秒激光诱导空化空泡的作用特性及影响

摘要

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.