不同面积靶材附近空泡脉动特性对水下激光推进的影响

【作者】 陈军； 倪晓武； 强豪；

【机构】 南京理工大学理学院；

【摘要】 为了研究空泡在水下激光推进中的作用,采用数值模拟和实验研究了空泡在不同面积靶材（直径分别为2mm、5mm和10mm的铝材料圆盘）附近的脉动特性,包括空泡的最大泡半径和溃灭周期。数值模拟基于VOF算法,实验基于光偏转法。数值模拟和实验结果都表明靶材的面积越小,所得的空泡最大泡半径越小,并且随着空泡的最大泡半径R_max的增大,三种情况之间的差距也越来越大。此外,空泡的最大泡半径和溃灭周期先随激光能量的增大而迅速增大,之后由于激光等离子体屏蔽效应使增大趋势变缓,因而不能单纯依靠增加入射激光能量来增大泡半径即增大推进力。与大面积靶材相比,小面积靶材附近空泡溃灭周期短,空泡脉动产生的冲击波强,空泡最后溃灭的射流速度大,这些都说明空泡在小面积靶材附近溃灭更剧烈,对壁面产生的推进力更大。更多还原