空蚀和空化是发生在水利机械的一种无法避免的现象,危害极大。近年来,科学家开始探索利用空泡溃灭的极限条件进行空化强化方面的研究,转换思路,将破坏力转换为加工工具。由于激光空泡因为具有良好的对称性、可操控性,逐渐成为研究空泡射流和冲击波的重要手段,本文以激光空化泡为研究对象,研究激光空化强化机理.利用仿真计算与实验相结合的方法,重点研究了激光空化对于2A02铝合金靶材的作用效果,分析不同条件下,包含液体、泡壁距离以及激光能量等不同参数,对比激光空化对于靶材作用效果的差异,研究空泡溃灭射流和冲击波压力的作用机制,验证激光空化强化的可行性,并得到合理的激光空化强化工艺参数,使激光空化强化技术真正有实用价值。具体的研究内容与结果如下:(1)在FLUENT中建立近壁面激光空泡的模型,采用VOF多相流模型结合空化模型,利用Navier-Stokes方程和激光热效应方程将激光能量合理转化为FLUENT参数,数值模拟了不同液体及不同无量纲常数?下中空泡的溃灭特征,结果表明:无量纲常数?在过大(?=2)和过小(?=0.4)时,空泡溃灭时表面均不易形成凹坑,只有当?=1.2时,空泡表面发生明显的凹陷。同时液体的粘度有利于维持空泡壁的稳定,而液体的表面张力和饱和蒸气压对于整个空泡溃灭特征没有明显的影响。(2)通过数值模拟不同液体及不同无量纲常数?下空泡溃灭的射流速度,分析出造成空泡射流速度差异的原因;利用水锤公式计算由空泡射流产生的射流冲击压力,并将所得到的射流冲击压力与2A02铝合金的屈服强度进行对比,发现射流冲击压力不足以对材料表面产生破坏,验证了射流压力对于靶材表面强化改性的可行性。(3)选择2A02铝合金作为实验靶材,利用激光在水、乙醇、硅油三种不同液体中的靶材附近产生空泡,借助高速摄像机拍摄激光空泡在靶材壁面的整个脉动过程,并将仿真得到的空泡脉动过程与拍摄结果对比,验证仿真模拟的正确性;对比不同液体及泡壁距离H下靶材的表面形貌,分析了空泡溃灭时的射流和冲击波对于靶材表面的作用机制及改善效果;同时在实验中改变激光的能量和空泡与靶材壁面的距离,进一步讨论了不同的激光能量和泡壁距离H对于靶材表面残余应力的影响,结果表明激光能量越大,靶材表面的残余压应力越大,而随着H的增大,靶材表面的残余应力值先增大后减小;对比三种液体中靶材残余应力的大小,可知三种液体中的残余应力均为残余压应力,表明激光空化作用对于靶材表面性能有一定的提升,并将实验得到的残余应力值与仿真得到的射流压力进行对比,发现两者的趋势基本一致,验证了仿真结果的准确性。