水环境激光推进是指利用激光在水下被推进物体的近表面产生击穿现象，形成等离子体、冲击波以及空泡，之后利用冲击波及空泡脉动产生的作用力对水下物体进行推进。水下激光推进是空气或真空中激光推进的延伸，又是空泡动力学应用的拓展。本文采用理论、数值模拟和实验手段研究了空泡的基本动力学特性及其在水环境激光推进中的作用，得到了激光能量、分界面和靶材结构对推进参数的影响。数值模拟模型基于VOF(Volume of Fluid)算法，模拟了空泡的运动过程，并且计算得到了空泡在运动过程中产生的推进力。实验基于光偏转法和高速摄影法，测量得到了空泡的脉动特性参数，以及激光推进参数。　　在空泡动力学特性对水环境激光推进影响的研究中首先需要分析了水下激光推进中空泡对靶材动量的作用。本文通过计算水下激光推进中空泡溃灭产生的冲量、对比水下和空气中激光推进的动量耦合系数发现空泡溃灭产生的冲量是水下激光推进动量的主要来源。研究还发现水下激光推进的动量耦合系数Cm先随激光能量的增大而增大，之后由于等离子体屏蔽效应使空泡溃灭所产生的冲量变化趋于平缓，进而导致Cm随激光能量的增大而下降。　　在水环境激光推进中空泡脉动产生的冲击波和射流是推进力的主要来源。因此，本文具体研究了空泡在固壁面附近的溃灭特性并计算了空泡溃灭冲击波和射流产生的推进力，发现在有限大壁面附近溃灭时产生的冲击波压强以及射流冲击壁面时产生的压强都高于无限大壁面的情况。此外，比较了空泡在无限大和有限大固壁面附近的溃灭特性，包括空泡的最大半径和溃灭周期等，发现与无限大壁面的情况相比，在有限大壁面附近空泡溃灭周期短，即溃灭更剧烈。　　在不同的分界面附近空泡呈现不同的脉动特性，从而影响推进效果。本文从理论和实验方面研究了空泡在固壁面、自由面和液-液分界面附近的溃灭的特性，讨论了不同分界面对水下激光推进的影响。结果表明固壁面会增大空泡半径、延长空泡脉动时间，自由面和水油分界面会减小空泡半径、缩短空泡脉动时间。此外，发现在固壁面和自由面附近空泡的位置在脉动过程中会靠近固壁面、远离自由面运动，这种现象会改变由空泡脉动产生的推进力在被推进物体上的作用位置，从而可能导致推进方向发生变化。　　在不同的受限情况下，空泡会形成不同的形状。不同形状空泡的运动会有新的特性，且对周围流场有不同的影响。所以本文设计了有凹洞和无凹洞的靶材以及不同凹洞深度的靶材，对水下激光推进有无凹洞靶材的动量和动量耦合系数进行了研究，并且比较了不同凹洞深度对推进参数的影响。利用高速相机拍摄了靶材尾部产生的空泡形状，进而得到了不同形状的空泡对推进的影响。此外，具体研究了水下激光推进凹洞型靶材产生环形空泡的过程和机理。发现环形空泡是由于冲击波在凹洞内传播，反射和会聚引起的压强场变化而导致的。　　本文的研究结果拓展了激光空泡的应用领域，并且可为将来的船只、水下平台或是微流体机械的推进研究提供参考。