激光加工是利用高能量光束轰击工件表面,迅速将材料气化去除的一种加工方式,具有稳定性好,加工速度快,精度高,热影响区小的特点,特别适用于微细加工领域。而在水下进行激光加工具有复杂的物理现象,要将激光水下加工得到进一步的应用,必须充分研究其特有的物理现象产生的机理及其对加工过程中产生的影响。同时也很有必要研究激光的性能参数以及液体环境对加工效果的影响,以提高加工精度,实现精密加工。本文采用Boltzmann格子算法对激光水下加工中最显著的物理现象—空化泡进行了仿真建模。在建模过程中,先求解出气泡壁的运动规律,并将其引入到气体模型中作为边界条件,同时将其引入到液体模型中作为初始条件,实现气,液两相的分离与耦合。在仿真过程中,通过对速度和压强分析,发现对称气泡在生长过程出现了脉动现象和冲击波现象,但是一般作用范围小,只有在距离气泡中心0.7mm范围内。对称气泡在溃灭过程中各点收缩速度一致,形成了圆形塌缩。在对称气泡中引入工件表面这一固定边界条件形成非对称气泡模型。仿真发现,在生长过程中,气泡四周附近的压强不再呈现为均匀分布。压强在靠近工件表面一端略微偏高。其附近流线在靠近工件表面速度梯度较大,同时两端处发生畸变。在溃灭过程中,气泡收缩不规整,导致微射流的形成。伴随着气泡上壁与下壁的碰撞,动量剧减,压强急剧上升。射流半径为10μm,但其对工件冲击时可以造成一个峰值为1.6GPa的高压脉冲。通过实验发现激光功率越高和水越深,激光焦点的能量密度越低。另外,激光功率低于额定功率运行时,光斑尺寸减小。且水越深,水中气泡分布越密集,进而影响激光的光路,导致光斑位置误差的变化。材料的沸点决定了材料去除率的大小,沸点越小,所需能量越小。材料对相应波长的光的吸收率越高,激光能量利用率越高。最终作用在工件材料中的能量,光斑半径和光斑定位精度决定了工件的形状,尺寸精度和表面质量。基于正交实验获得最优参数组合为激光功率10W,水深5mm,并在此参数下加工出系列的孔、槽等微细结构。