第1章 空化简介 1
1.1概述 1
1.2空化与空蚀 1
1.3空化汽化与空化液化 6
1.4空化内涵与分类 8
1.4.1空化的内涵 8
1.4.2 空化的分类 9
1.5空化核与空化数 10
1.5.1空化核 10
1.5.2运动平衡与气核悖理 11
1.5.3空化初生和空化数 13
1.6空化效应与空化强化 15
1.6.1空化的能量效应 15
1.6.2空化强化与激光空化方法 16
1.7本章小结 18
参考文献 18
第2章 激光等离子体冲击波和空化空泡特性 21
2.1概述 21
2.2激光击穿液态物质 21
2.3激光诱导等离子体冲击波 23
2.3.1激光等离子体冲击波形成 23
2.3.2水下冲击波的基本方程 25
2.4气泡动力学与气泡特性 30
2.4.1气泡动力学Rayleigh-Plesset（R-P）方程 30
2.4.2气泡的生长、溃灭与回弹 31
2.5激光诱导水下空泡脉动作用 33
2.5.1球形蒸气泡溃灭过程 34
2.5.2含气量修正 36
2.5.3液体黏性、表面张力和可压缩性影响 39
2.6近壁面的激光诱导空泡脉动 41
2.6.1球形空泡的非对称溃灭和微射流机理 42
2.6.2空泡溃灭的冲击波压力 45
2.6.3球形空泡溃灭后的回弹与冲击波 50
2.7本章小结 52
参考文献 52
第3章 激光空化的力学强化效应 55
3.1概述 55
3.2脉冲激光对声压信号探测 55
3.2.1声压信号探测系统 55
3.2.2水听器探测原理 57
3.3多参数脉冲激光实验对比分析 59
3.3.1声压信号对比分析 59
3.3.2靶材作用对比分析 61
3.4激光脉冲能量对声压信号的影响 63
3.4.1声压信号与力学效应转换关系 63
3.4.2激光能量与靶材作用力的关系 63
3.5本章小结 65
参考文献 65
第4章 激光空化仿真研究 66
4.1概述 66
4.2近壁面空泡脉动模拟研究 66
4.2.1模型建立与边界条件设置 66
4.2.2湍流模型及参数设置 69
4.2.3模拟结果与分析 71
4.3激光空泡不同液体近壁面仿真 78
4.3.1模型建立与边界条件设置 78
4.3.2模拟结果与分析 80
4.4不同离焦量下的激光空化仿真 87
4.4.1模型建立与边界条件设置 87
4.4.2模拟结果与分析 90
4.5本章小结 96
参考文献 96
第5章 激光空化强化和化学强化效应 98
5.1概述 98
5.2激光空化强化理论 98
5.2.1空化泡理论基础 98
5.2.2激光空化化学强化 101
5.3金属材料激光空化强化机理 102
5.3.1 2A02靶材激光空化作用 102
5.3.2激光空化强化实验 103
5.3.3实验方案的选择 105
5.3.4 激光能量和离焦量对靶材机械性能的影响 107
5.4激光空化的化学强化效应 111
5.4.1羟自由基与化学强化作用效果 111
5.4.2激光空化羟自由基的检测 111
5.4.3激光能量对羟自由基含量的影响 117
5.4.4激光空化强度与靶材性能对应关系 120
5.5本章小结 124
参考文献 124
第6章 近壁面激光空化强化 127
6.1概述 127
6.2激光空化对机械性能的影响 127
6.2.1激光空化对材料作用分析 127
6.2.2激光能量对表面形貌的影响 128
6.2.3激光能量对硬度的影响 131
6.2.4激光能量对残余应力分布的影响 135
6.3不同液体近壁面激光空化效果 139
6.3.1不同液体激光空化强化实验系统 139
6.3.2近壁面激光空泡的脉动过程 140
6.3.3液体对合金表面性能的影响 142
6.4本章小结 147
参考文献 147
第7章 激光空化抗空蚀性能提升 149
7.1概述 149
7.2水机材料的抗空蚀性 149
7.3抗空蚀机理与表征 150
7.3.1机械冲击机制 151
7.3.2热、化学腐蚀机制 151
7.3.3抗空蚀研究方法 152
7.4典型铸铁的抗空蚀性能提升 154
7.4.1激光空化及空蚀实验过程 154
7.4.2激光空化对铸铁性能的影响 158
7.4.3铸铁材料超声空蚀实验 162
7.4.4激光能量对抗空蚀性能的影响 165
7.4.5空化作用铸铁材料表面的抗空蚀机制 170
7.5铝合金抗空蚀性能提升 171
7.5.1铝合金实验设备及方法 171
7.5.2 3.5％NaCl溶液对材料空蚀性能的影响 174
7.5.3激光空化对空蚀速率的影响 175
7.5.4激光空化对材料硬度的影响 176
7.5.5激光空化对空蚀形貌的影响 177
7.6本章小结 179
参考文献 180
第8章 激光空化强化技术与成套试验装备 182
8.1概述 182
8.2激光空化强化技术 182
8.3激光空化强化成套试验装备 184
8.3.1激光诱导空化强化效果研究平台 184
8.3.2 激光器及相关设备介绍 185
8.3.3激光诱导高性能水泵材料空化强化试验装备 187
8.3.4激光诱导泵阀芯空化强化试验装备 189
8.3.5激光诱导空化提高水泵叶轮强度试验装备 191
8.3.6多系统自动化协调工作的激光诱导空化强化试验装备 193
8.3.7高空化激光强化效率试验装备 195
8.4本章小结 196
参考文献 196
索引 197