激光水下打孔具有打孔效率高的优势,但打孔过程中激光与小孔和水三者的相互作用致水迁移促使熔渣大量排出过程的研究仍十分有限。本文针对激光水下作用过程,研究了孔径为数百微米且深度在毫米级的小孔中激光空泡脉动机理,为激光水下打孔提供理论参考。首先本论文通过实验观察得到纳秒激光作用小孔内水介质的瞬态过程,包括冲击波、相烧蚀、空泡脉动及水喷溅。在空泡膨胀阶段,自由水面形成水冢现象。在溃灭阶段,空泡溃灭产生射流,对孔底产生强力冲击。双泡脉动过程的溃灭形态和溃灭时刻明显不同于单泡脉动过程。确定空泡脉动为水迁移的主要机制,并将空泡脉动分为孔内膨胀、水面吸引和溃灭三个阶段。进而针对实验现象,基于流体力学理论,采用有限元法,模拟了空泡在注有水小孔中的脉动过程。由实验验证了数值模型合理性。进而通过数值计算揭示了初始泡压和空泡产生位置对空泡脉动过程的影响机制。初始泡压不断增大,单泡射流的速度和压强均不断增大。但当初始泡压达到35MPa时出现漏气现象,射流的速度和压强均减小。近水表面空泡初始泡压越大,对孔底空泡抑制作用越强。孔底空泡初始泡压越大,最终产生的射流速度和压强越大。空泡产生位置越靠近孔底,空泡脉动对水的迁移作用越强。空泡产生位置越靠近孔口,射流形成的时刻越早,射流速度和压强越大。最后,探究了孔深、孔径及孔形对空泡脉动过程的影响。研究结果表明2mm深小孔中空泡顶部泡壁半径和膨胀速度大于1mm和3mm深小孔中,孔深较大空泡膨胀出孔需要消耗更多泡能,孔深较小空泡膨胀出孔后过度膨胀消耗更多泡能,适中的孔深才能强化空泡对小孔中水的迁移作用。小孔半径越小,空泡顶部泡壁半径和膨胀速度增大,由于受到孔壁约束,泡能集中向孔外膨胀,孔径减小能强化空泡对小孔中水的迁移作用。孔形对于顶部泡壁半径和瞬时膨胀速度影响较大,由于孔壁约束空泡膨胀状态,锥形孔减弱空泡对小孔中水的迁移作用,倒锥形孔强化空泡对小孔中水的迁移作用。