[发明专利]一种激波波阵面位置的确定方法及装置

说明书

本发明实施例提供一种激波波阵面位置的确定方法及装置，该方法包括：对激光空泡图片信息进行分析，得到空泡半径数据，根据所述空泡半径数据构建无量纲数；根据所述无量纲数构建激波波阵面位置确定方程，根据空泡所在时刻和激波波阵面位置确定方程确定激波位置。采用Gilmore模型拟合实验曲线，并从模型曲线提取空泡膨胀所需时间tsubgt;max/subgt;和空泡的最大半径Rsubgt;max/subgt;，避免了实验数据在空泡最大处的左右浮动问题；通过采用无量纲数进行计算，解决了在不同环境和不同实验条件下的公式适用问题。由此，可以根据空泡在膨胀的不同阶段计算相应时刻的激波波阵面位置。

技术领域

本发明涉及信息处理技术领域，尤其涉及一种激波波阵面位置的确定方法及装置。

背景技术

激光在水中诱导击穿的过程包括介质击穿、等离子体形成、激波的发射以及气泡的形成。关于气泡动力学及激波的各种研究从20世纪80年代开始出现，主要应用于激光医学和水力机械空化空蚀等领域。单空泡动力学研究在过去几十年得到了长足的发展，关于激光诱导的空泡膨胀和坍缩过程，相关学者所提出的Rayleigh–Plesset方程、Gilmore方程和Keller–Miksis方程，经过大量实验验证有很强的适用性。而气泡膨胀初始阶段的激波波阵面位置确定仍然具有挑战性。

水中激波速度在气泡膨胀初始阶段可以达到5000m/s，且在100ns内迅速降为水中的声速，短时间内形成的巨大压力会冲击过流部件表面，造成材料的侵蚀破坏。由于激波作用过程快，持续时间短，对时间控制设备和实验测量精度有很高的要求，导致在空泡膨胀的初期阶段对非球形激波的图像的捕捉存在很大的困难，进而对激波波阵面传播特性的研究也带来了诸多限制。

因此，如何更好的实现激波波阵面位置的确定已经成为业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种激波波阵面位置的确定方法及装置，用以解决上述背景技术中提出的技术问题，或至少部分解决上述背景技术中提出的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种激波波阵面位置的确定方法，包括：

对激光空泡图片信息进行分析，得到空泡半径数据，根据所述空泡半径数据构建无量纲数；

根据所述无量纲数构建激波波阵面位置确定方程，根据空泡所在时刻和激波波阵面位置确定方程确定激波位置。

更具体的，对激光空泡图片信息进行分析，得到空泡半径数据的步骤，具体包括：

获取激光空泡第一次振荡过程连续时间图片，计算所述连续时间图片中的空泡半径的平均值，得到空泡半径数据；

其中，所述空泡半径取通过空泡中心且垂直于激光入射方向上空泡壁距离的二分之一。

更具体的，所述根据所述空泡半径数据构建无量纲数的步骤，具体包括：

通过Gilmore模型对所述空泡半径数据进行拟合，确定等效含气量信息，由拟合曲线得到空泡第一次振荡过程中的最大半径信息和所需时间信息；

根据第一次振荡过程中的最大半径信息和所需时间信息构建无量纲数。

更具体的，所述通过Gilmore模型对所述空泡半径数据进行拟合，确定等效含气量信息的步骤，具体包括：

式中，R_na，R_nb为经验参数，τ为激光脉宽的1/2。

更具体的，所述根据所述无量纲数构建激波波阵面位置确定方程的步骤，具体为：

波阵面位置R_s计算如下：