强激光水中诱导等离子体冲击波数值模拟

激光技术数值模拟 laser

在强激光与水介质作用过程中，等离子体和冲击波的形成机理是人们关心的主要问题之一。采用双脉冲激光纹影摄影法，获得了强激光作用时水中的冲击波流场图形，建立了激光与水作用两相流计算模型，建模时考虑了激光吸收，水体汽化、等离子体形成和膨胀等过程。对强激光作用水体形成冲击波的过程进行了数值模拟计算，获得了与实验相符的计算结果。进一步分析了激光诱导等离子体冲击波的传播特性，并与经典理论模型结果进行了比较。研究结果表明，在激光作用下，水中等离子体快速膨胀形成的冲击波传播初始速度高达上千米每秒，压力约为十几吉帕，随后冲击波的速度和压力迅速衰减，1 μs后衰减到声波速度。

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