激光誘導空泡空化強化理論與技術 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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任旭東，袁壽其 著

圖書標籤:

• 激光空化
• 空化強化
• 激光技術
• 材料加工
• 錶麵處理
• 超聲空化
• 流體動力學
• 光學工程
• 工業應用
• 物理學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030555458

版次：01

商品編碼：12278067

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

頁數：208

字數：260000

正文語種：中文

內容簡介

　　激光空化強化技術是一種新型的材料錶麵改性處理技術。《激光誘導空泡空化強化理論與技術》詳細闡述激光誘導空泡空化強化並抑製空蝕的理論和技術。在總結激光空化強化技術的理論、應用和發展成果的基礎上，較係統地闡述激光誘導空泡及空化強化的基本理論，研究激光誘導水下空泡的衝擊波力學效應，分析激光空化的機械效應和化學效應，給齣各種材料在激光空化強化的錶麵形貌、殘餘應力、抗空蝕性能等，充分反映激光誘導空泡空化強化技術的先進性與實用性。《激光誘導空泡空化強化理論與技術》還給齣諸多具體的應用實例，具有較好的可讀性和藉鑒性。

目錄

目錄
前言
第1章 空化簡介 1
1.1 概述 1
1.2 空化與空蝕 1
1.3 空化汽化與空化液化 6
1.4 空化內涵與分類 8
1.4.1 空化的內涵 8
1.4.2 空化的分類 9
1.5 空化核與空化數 10
1.5.1 空化核 10
1.5.2 運動平衡與氣核悖理 11
1.5.3 空化初生和空化數 13
1.6 空化效應與空化強化 15
1.6.1 空化的能量效應 15
1.6.2 空化強化與激光空化方法 16
1.7 本章小結 18
參考文獻 18
第2章 激光等離子體衝擊波和空化空泡特性 21
2.1 概述 21
2.2 激光擊穿液態物質 21
2.3 激光誘導等離子體衝擊波 23
2.3.1 激光等離子體衝擊波形成 23
2.3.2 水下衝擊波的基本方程 25
2.4 氣泡動力學與氣泡特性 30
2.4.1 氣泡動力學Rayleigh-Plesset(R-P)方程 30
2.4.2 氣泡的生長、潰滅與迴彈 31
2.5 激光誘導水下空泡脈動作用 33
2.5.1 球形蒸氣泡潰滅過程 34
2.5.2 含氣量修正 36
2.5.3 液體黏性、錶麵張力和可壓縮性影響 39
2.6 近壁麵的激光誘導空泡脈動 41
2.6.1 球形空泡的非對稱潰滅和微射流機理 42
2.6.2 空泡潰滅的衝擊波壓力 45
2.6.3 球形空泡潰滅後的迴彈與衝擊波 50
2.7 本章小結 52
參考文獻 52
第3章 激光空化的力學強化效應 55
3.1 概述 55
3.2 脈衝激光對聲壓信號探測 55
3.2.1 聲壓信號探測係統 55
3.2.2 水聽器探測原理 57
3.3 多參數脈衝激光實驗對比分析 59
3.3.1 聲壓信號對比分析 59
3.3.2 靶材作用對比分析 61
3.4 激光脈衝能量對聲壓信號的影響 63
3.4.1 聲壓信號與力學效應轉換關係 63
3.4.2 激光能量與靶材作用力的關係 63
3.5 本章小結 65
參考文獻 65
第4章 激光空化仿真研究 66
4.1 概述 66
4.2 近壁麵空泡脈動模擬研究 66
4.2.1 模型建立與邊界條件設置 66
4.2.2 湍流模型及參數設置 69
4.2.3 模擬結果與分析 71
4.3 激光空泡不同液體近壁麵仿真 78
4.3.1 模型建立與邊界條件設置 78
4.3.2 模擬結果與分析 80
4.4 不同離焦量下的激光空化仿真 87
4.4.1 模型建立與邊界條件設置 87
4.4.2 模擬結果與分析 90
4.5 本章小結 96
參考文獻 96
第5章 激光空化強化和化學強化效應 98
5.1 概述 98
5.2 激光空化強化理論 98
5.2.1 空化泡理論基礎 98
5.2.2 激光空化化學強化 101
5.3 金屬材料激光空化強化機理 102
5.3.1 2A02 靶材激光空化作用 102
5.3.2 激光空化強化實驗 103
5.3.3 實驗方案的選擇 105
5.3.4 激光能量和離焦量對靶材機械性能的影響 107
5.4 激光空化的化學強化效應 111
5.4.1 羥自由基與化學強化作用效果 111
5.4.2 激光空化羥自由基的檢測 111
5.4.3 激光能量對羥自由基含量的影響 117
5.4.4 激光空化強度與靶材性能對應關係 120
5.5 本章小結 124
參考文獻 124
第6章 近壁麵激光空化強化 127
6.1 概述 127
6.2 激光空化對機械性能的影響 127
6.2.1 激光空化對材料作用分析 127
6.2.2 激光能量對錶麵形貌的影響 128
6.2.3 激光能量對硬度的影響 131
6.2.4 激光能量對殘餘應力分布的影響 135
6.3 不同液體近壁麵激光空化效果 139
6.3.1 不同液體激光空化強化實驗係統 139
6.3.2 近壁麵激光空泡的脈動過程 140
6.3.3 液體對閤金錶麵性能的影響 142
6.4 本章小結 147
參考文獻 147
第7章 激光空化抗空蝕性能提升 149
7.1 概述 149
7.2 水機材料的抗空蝕性 149
7.3 抗空蝕機理與錶徵 150
7.3.1 機械衝擊機製 151
7.3.2 熱、化學腐蝕機製 151
7.3.3 抗空蝕研究方法 152
7.4 典型鑄鐵的抗空蝕性能提升 154
7.4.1 激光空化及空蝕實驗過程 154
7.4.2 激光空化對鑄鐵性能的影響 158
7.4.3 鑄鐵材料超聲空蝕實驗 162
7.4.4 激光能量對抗空蝕性能的影響 165
7.4.5 空化作用鑄鐵材料錶麵的抗空蝕機製 170
7.5 鋁閤金抗空蝕性能提升 171
7.5.1 鋁閤金實驗設備及方法 171
7.5.2 3.5%NaCl溶液對材料空蝕性能的影響 174
7.5.3 激光空化對空蝕速率的影響 175
7.5.4 激光空化對材料硬度的影響 176
7.5.5 激光空化對空蝕形貌的影響 177
7.6 本章小結 179
參考文獻 180
第8章 激光空化強化技術與成套試驗裝備 182
8.1 概述 182
8.2 激光空化強化技術 182
8.3 激光空化強化成套試驗裝備 184
8.3.1 激光誘導空化強化效果研究平颱 184
8.3.2 激光器及相關設備介紹 185
8.3.3 激光誘導高性能水泵材料空化強化試驗裝備 187
8.3.4 激光誘導泵閥芯空化強化試驗裝備 189
8.3.5 激光誘導空化提高水泵葉輪強度試驗裝備 191
8.3.6 多係統自動化協調工作的激光誘導空化強化試驗裝備 193
8.3.7 高空化激光強化效率試驗裝備 195
8.4 本章小結 196
參考文獻 196
索引 197

物理世界的精妙操控：從宏觀到微觀的能量之舞 本書並非關於激光誘導空泡空化這一特定領域，而是旨在勾勒一幅更為宏大且基礎的物理學畫捲，深入探討能量在物質世界中的作用，以及人類如何利用這些基本原理來理解、預測並最終操控物質的形態與行為。我們將從宏觀的動力學原理齣發，逐步深入到微觀的量子世界，揭示能量轉換、傳遞和相互作用的普遍規律，並以此為基礎，展現一係列令人嘆為觀止的物理現象和技術應用。 第一篇：宏觀動力學與能量的宏偉圖景 在物理學的宏偉殿堂中，能量扮演著至關重要的角色。它驅動著宇宙的運行，從星係的碰撞到微粒的躍動，無不與能量的轉化和守恒息息相關。本篇將首先迴顧經典力學中能量的概念，包括動能、勢能以及它們之間的相互轉化。我們將探索機械功、功率的概念，以及如何通過分析係統的能量變化來理解其運動狀態。牛頓定律是理解宏觀世界運動的基礎，而能量觀點則為我們提供瞭另一種審視問題的方式，它往往能簡化復雜的動力學分析，尤其是在處理多體係統或復雜邊界條件時。 進一步地，我們將目光投嚮熱力學。熱力學是研究能量在宏觀係統中的傳遞和轉化的學科，它深刻揭示瞭能量的局限性，例如熱力學第二定律所闡述的熵增原理，這一定律不僅限製瞭能量轉化的效率，也預示著宇宙的終極命運。我們將詳細解析功、熱、內能、熵等核心概念，並探討卡諾循環等理想熱力學循環，理解能量轉換效率的理論極限。這部分內容將為理解各種能量轉換設備（如內燃機、發電廠）的工作原理提供堅實的理論基礎。 此外，本篇還將涉及電磁學中的能量觀。電場和磁場不僅僅是力的載體，它們本身也蘊含著能量。我們將深入理解電磁場的能量密度，以及電磁波如何攜帶能量並實現能量的遠距離傳輸。麥剋斯韋方程組將在此處扮演核心角色，它們不僅統一瞭電、磁、光現象，更揭示瞭電磁場作為一種能量場的存在。電磁波的産生、傳播和接收，是現代通信、照明、醫療等眾多技術的基礎，理解其能量特性是掌握這些技術的關鍵。 第二篇：物質相變與能量的精細調控 物質世界的形態韆姿百態，而導緻這些形態變化的核心驅動力往往是能量。本篇將聚焦於物質的相變過程，以及能量如何精細地調控這些變化。我們將從分子動理論的角度齣發，理解固、液、氣、等離子體等不同物態的本質區彆，以及相變過程中能量的吸收與釋放。例如，蒸發、熔化、凝固、升華等過程，都是伴隨著明顯的能量交換而發生的。拉普拉斯方程和楊-拉普拉斯方程將幫助我們理解錶麵張力對液滴形狀和相變的影響，尤其是在微小尺度下，錶麵效應變得尤為顯著。 我們將深入探討相圖的概念，通過相圖可以直觀地瞭解在不同溫度和壓力條件下，物質的穩定相以及相變發生的臨界條件。這對於材料科學、化學工程以及地質學等領域至關重要，例如，理解金屬的閤金相變對於材料性能的設計，或者理解水的相變對於天氣預報和氣候研究。 在本篇的後半部分，我們將目光轉嚮能量如何影響物質的宏觀結構。例如，晶體的生長過程，如何受到能量供給和擴散速率的影響。結晶動力學，即晶體的形成和長大速率，是控製材料微觀結構和宏觀性能的關鍵因素。我們將分析成核理論，理解晶體形成的起始機製，以及晶粒生長理論，解釋晶體如何通過閤並和吸附原子而長大。這對於金屬冶煉、半導體製造以及生物材料的閤成都具有深遠的意義。 第三篇：微觀世界的能量量子與相互作用 當我們將視野從宏觀世界拉迴到微觀尺度，能量的展現形式將變得更加奇妙和復雜。本篇將深入量子力學的範疇，探討能量的量子化特性以及微觀粒子之間的能量相互作用。普朗剋提齣的能量量子假說，革命性地改變瞭我們對能量的認知，揭示瞭能量並非連續的，而是以離散的“量子”形式存在的。這將帶領我們理解黑體輻射、光電效應等一係列經典實驗，這些實驗直接證明瞭能量的量子性。 我們將詳細介紹波粒二象性，理解光子和電子等微觀粒子同時具有波和粒子的性質，並分析德布羅意波長等概念。薛定諤方程是描述微觀粒子運動狀態的基石，我們將簡要介紹其含義，並理解其中能量本徵值和能量本徵態的概念。原子和分子的能級結構，是量子力學最直觀的應用之一，不同能級之間的躍遷伴隨著特定能量光子的吸收或發射，構成瞭光譜學的物質基礎。 此外，本篇還將探討微觀粒子之間的相互作用。例如，庫侖力在原子和分子內部的電子與原子核之間的作用，以及分子間作用力，如範德華力、氫鍵等，它們雖然相對較弱，但卻在宏觀物質的形成和性質中起著至關重要的作用。核物理中的能量概念，包括核結閤能、核反應中的能量釋放等，將展示原子核內部蘊含的巨大能量。這部分內容將為理解化學反應、固態物理、核能利用等領域提供必要的理論支撐。 第四篇：能量驅動的技術革新與未來展望 在前幾篇的鋪墊下，本篇將聚焦於能量如何在現代科技中發揮關鍵作用，以及未來可能的發展方嚮。我們將審視各種能量轉換和利用技術，從傳統的火力發電、水力發電，到現代的太陽能、風能、核能等清潔能源技術。對這些技術的深入理解，離不開前麵關於熱力學、電磁學和量子力學知識的支撐。 我們將討論能源效率的提升和能源損耗的降低。例如，超導材料在電力傳輸中的應用，以及納米技術在提高催化劑效率、能量存儲器件性能方麵的潛力。材料科學的發展，尤其是在新能源材料（如鋰電池、燃料電池、光伏電池）的研發，將是本篇的重點。這些材料的性能，很大程度上取決於其微觀結構和電子能帶結構，與前麵討論的量子力學原理息息相關。 此外，我們將展望能量在未來科技中的應用。例如，可控核聚變作為一種前景廣闊的清潔能源，其研究過程本身就是對高溫等離子體物理和核物理的深刻探索。激光技術在材料加工、醫學治療、科學研究中的廣泛應用，雖然具體機理復雜，但其基礎原理依然離不開能量的精確控製與傳遞。人工智能在能源管理、新能源研發中的應用，將進一步提升能源利用的效率和智能化水平。 本書的目的是為讀者提供一個理解物理世界能量運行規律的宏觀框架，從宏觀動力學到微觀量子世界，再到現代技術應用，層層遞進，力求展現能量的普遍性和重要性。通過對這些基礎概念的深入學習，讀者將能夠更好地理解我們所處世界的運轉機製，並為未來科技的發展提供更廣闊的視野和更紮實的理論基礎。本書並非旨在詳盡介紹某一具體技術，而是著眼於構建一個貫穿始終的能量觀，讓讀者在理解物理世界精妙的能量之舞中，體會科學的魅力。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在機械製造領域摸爬滾打多年的工程師，我對任何能提升加工效率和精度的技術都格外關注。這本書的書名“激光誘導空泡空化強化理論與技術”立刻吸引瞭我的目光，尤其是“強化”二字，讓我聯想到在精密加工、錶麵處理甚至材料改性方麵可能存在的突破。我非常好奇，激光誘導産生的空泡，是如何實現“強化”的？這是否意味著在加工過程中，空泡的潰滅能産生極高的局部壓力和溫度，從而改變材料的錶麵特性，比如提高硬度、改善耐磨性，甚至是實現納米級彆的精密加工？書中是否會詳細介紹不同激光器類型（如飛秒激光、皮秒激光、納秒激光）在誘導空化方麵各自的優勢和劣勢，以及它們如何影響空泡的特性和最終的強化效果？我特彆希望能看到書中對不同材料（金屬、陶瓷、高分子等）在激光誘導空泡空化作用下的反應機理進行深入剖析。例如，對於金屬材料，空泡的潰滅是否會引起錶麵微觀形貌的改變，甚至發生局部熔化或燒蝕？對於高分子材料，它又會如何影響材料的力學性能或降解過程？我期待書中能有大量的實驗數據和仿真模擬結果作為支撐，用科學嚴謹的方式論證這些強化機製。如果書中還能提供一些關於工藝參數優化、設備選型、以及實際生産綫上的應用案例，那將是我夢寐以求的寶貴信息，能直接指導我的工作。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書的名字“激光誘導空泡空化強化理論與技術”，我首先想到的便是它與材料科學的緊密聯係。我一直在關注如何通過非傳統手段來改性材料的錶麵或體性質，而“空泡空化”這個概念聽起來就充滿瞭能量和可能性。我猜測，這本書的核心內容將會圍繞著激光能量如何被轉化為一係列物理化學過程，最終實現材料的“強化”。我非常好奇，激光在誘導空泡過程中，其能量是如何傳遞的？是直接加熱流體，還是通過産生電離、等離子體等更復雜的物理過程？而空泡在潰滅時産生的局部高壓、高溫以及高速射流，又會對材料産生怎樣的影響？是引起錶麵微觀結構的改變，例如形成納米紋理、增強錶麵粗糙度，還是能夠促進材料內部的晶格重構，從而提高其機械強度、耐腐蝕性或導電性？我希望能看到書中能夠提供詳細的實驗證據和理論解釋，說明激光誘導空泡空化如何實現對不同種類材料（如金屬、陶瓷、復閤材料）的強化。例如，對於脆性材料，是否可以通過控製空泡的潰滅來避免其産生裂紋，反而起到一種“韌化”作用？對於多孔材料，它又是否能用於填充孔隙，從而提高材料的密度和強度？我期待這本書能為材料科學傢提供一個全新的視角和工具，以更高效、更精準的方式來設計和製備高性能材料。

評分☆☆☆☆☆

從基礎物理研究的角度來看，這本書的書名“激光誘導空泡空化強化理論與技術”觸及瞭一個充滿活力的交叉學科領域。激光與物質的相互作用本身就是極具挑戰性的課題，而在此基礎上，通過誘導空泡的形成和潰滅來達到“強化”的目的，這背後蘊含著豐富的物理原理。我非常期待書中能從微觀層麵深入闡釋激光與流體介質的相互作用過程，包括電磁場的耦閤、能量的吸收與傳遞、以及激發的等離子體過程（如果適用的話）如何導緻空泡的産生。書中是否會涉及量子力學或統計物理學的概念來解釋某些極端條件下的空化現象？我對空泡的動力學行為，特彆是其生長、振蕩和潰滅過程中的非綫性動力學特性非常感興趣。潰滅時産生的衝擊波和聲輻射，其能量的集中和時空特性是怎樣的？這些能量又如何被用於“強化”？我希望書中能給齣清晰的理論模型，例如利用Navier-Stokes方程的復雜解，或者更先進的數值模擬方法來描述這些過程。此外，“技術”部分也讓我充滿期待，它意味著這本書不僅僅是理論推演，更可能包含瞭如何將這些理論轉化為實際應用的技術方案。例如，是否有關於激光器、光學係統、以及流體控製的集成設計方麵的討論？我希望書中能提供一些新穎的實驗裝置和測量方法，以及對現有技術的改進和創新。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實吸引人，深邃的藍色背景上，一道耀眼的綠色激光束仿佛劃破黑暗，直抵一個奇特的、充滿能量的空腔。這種視覺衝擊力，讓人立刻對書名中的“激光誘導空泡空化”産生瞭強烈的好奇。我一直對各種物理現象背後的驅動機製頗感興趣，而“強化理論與技術”更是點燃瞭我深入瞭解的欲望。我猜想，這本書一定會詳盡地闡述激光是如何與流體相互作用，從而産生並控製那些微小的、具有強大能量的空化泡的。想象一下，一個肉眼幾乎看不見的空泡，卻能在激光的驅動下，爆發齣驚人的力量，這背後的物理原理該有多麼精妙！我非常期待書中能夠揭示激光能量如何被精確地轉化為驅動空泡形成的動能，以及不同激光參數（如波長、能量密度、脈衝寬度等）對空化效應的影響。書中是否會深入探討空泡的形成、演化、潰滅過程，以及在這個過程中釋放齣的聲波、熱量和衝擊波等能量的傳遞機製？這些都是我非常想知道的。此外，“強化理論與技術”的提法，暗示瞭這本書不僅僅是理論的探討，更可能包含瞭實際的應用和工程化的思路。我希望能看到書中能夠提供一些具體的技術案例，說明如何利用這種現象來解決實際問題，比如在材料加工、生物醫學、化學反應等方麵，激光誘導空泡空化能否起到“強化”的作用。這種跨學科的應用前景，著實令人興奮。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對新能源技術充滿熱情的研究生，近來偶然得知瞭這本書“激光誘導空泡空化強化理論與技術”，並被其獨特的研究方嚮所吸引。雖然我並非直接從事流體力學或光學領域的研究，但“強化”二字讓我産生聯想，這是否可能與某些新能源的生産或儲存過程有關？例如，在某些催化反應中，如果能通過精確控製空泡的産生和潰滅，是否可以顯著提高反應速率或産物收率？又或者，在儲能材料的製備過程中，激光誘導的空化效應能否用於製備具有特殊納米結構的材料，從而提升其能量密度或循環性能？我非常希望書中能為我提供一些關於激光誘導空泡空化在能源領域潛在應用的啓發。例如，書中是否會介紹利用空化泡的衝擊波來增強某些化學反應的效率，比如在電解水製氫、CO2還原等過程中？或者，是否會探討如何利用激光誘導的空化效應來製備新型的納米材料，這些材料在太陽能電池、燃料電池或電池技術中可能發揮重要作用？我期望書中能包含一些前沿的研究進展和未來的發展趨勢，幫助我瞭解這個領域在新能源技術方麵的突破潛力。如果書中能夠提供一些跨學科的研究思路，將對我的研究方嚮選擇非常有幫助。