空化空蚀是导致水力机械磨损破坏的重要原因,对于空化现象的研究引起了人们的广泛关注。激光诱导空化技术已成为空化研究技术的核心内容,相较于传统的研究方法,具有可控性强、操作简单、准确性高等特点,可应用于水力机械、生物医学、电子信息等多个领域。在现实情况中,固体颗粒是影响空化空泡的一个重要因素,研究固体颗粒对激光诱导空泡及空化的作用机制,有助于进一步揭开空化机理,有效解决空蚀危害,对水力机械领域有重大意义。本文采用纳秒激光作为激发光源,研究固体颗粒对激光诱导空泡特性及空化作用的影响。借助高速摄像技术,实现激光诱导空泡瞬态特性的探测,结合固液两相流中激光能量对空泡脉动的影响,研究固体颗粒对激光诱导空化的影响,发现固液两相流中激光诱导空泡对靶材表面形貌的作用规律。具体研究内容如下:(1)从空化理论以及空泡动力学理论出发,研究液体介质以及固体颗粒等因素对空化的作用机制,结合激光击穿液体介质的作用机理,研究固体颗粒对激光诱导空化的影响,为后续实验提供理论支持。(2)实验研究固体颗粒对激光诱导空化的作用影响。测试固液两相流中激光能量对激光空泡瞬态特性的影响,发现空泡运动与激光能量密切相关。分析比较不同颗粒浓度以及颗粒粒径条件下的空泡尺寸、脉动周期的变化,进一步研究固体颗粒对激光诱导空化的作用,发现适量的固体颗粒对激光诱导空化有促进效果。研究近壁面空泡在固液两相流中的脉动过程,发现高速射流与冲击波现象,以及空泡的趋壁运动。(3)实验研究激光诱导空化对靶材表面形貌的作用。借助三维形貌探测技术与表面微观形貌检测技术,研究离焦量、激光能量、固体颗粒对靶材表面形貌的影响,分析激光诱导空化的作用效果,发现固体颗粒可促进激光诱导空化效果。