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激光聚焦击穿液体的爆炸气泡特性*

2011-06-04宗思光王江安郭广立

爆炸与冲击 2011年6期

宗思光,王江安,刘 涛,郭广立

(1.海军工程大学电子工程学院,湖北 武汉430033;2.北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室,北京100081;3.中国人民解放军91431部队,广东 湛江524005)

当药包在水下边界面附近被引爆时,爆炸冲击波、气泡脉动、气泡压缩冲击波、气泡压缩射流是爆炸载荷对边界冲击破坏的基础[1]。实药爆炸是研究水下爆炸气泡的重要手段,但对实验设备要求高、成本大、实验条件难以控制,难以从微观角度对气泡、水质特性与冲击波、射流强度等定量关系进行研究[2-4]。强激光聚焦击穿是利用光学扩束聚焦系统将强脉冲激光聚焦于液体之中,当聚焦区域的激光功率密度达到液体光击穿阈值时,在聚焦区域将发生高温高压等离子体产生及膨胀、爆炸强闪光、气泡脉动、气泡压缩冲击波等现象。当气泡在边界面附近压缩时,由于气泡变形失稳还将形成射向边界面的射流[5-6]。该过程类似于在光束聚焦区域发生了微爆炸。

本文中,利用调Q Nd:YAG 1.06μm激光聚焦击穿液体介质,采用高速摄像机、压力传感测量系统对激光击穿微爆炸冲击波、气泡脉动、气泡压缩冲击波等参数进行测量,得到爆炸气泡相关特性。

1 水下爆炸气泡与激光击穿气泡相似性分析

强激光聚焦水下击穿水介质,在聚焦区域将产生高温、高压的等离子体,等离子体向外膨胀,在辐射等离子体冲击波的同时,气泡形成。气泡源于等离子体,因而可认为起始气泡的半径就是激光聚焦区域对应的半径值。……

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