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。
