为了研究超短激光脉冲与双液滴相互作用过程中的光学击穿和等离子体分布, 基于麦克斯韦方程组和电离速率方程, 构建了飞秒激光与双液滴的瞬态耦合模型, 使用有限元分析方法, 对飞秒激光辐照微米量级双液滴的自由电子密度和光场分布进行了计算, 得到了双液滴结构对液滴光学击穿和等离子体变化的影响。结果表明, 第2个液滴的击穿阈值约为同等条件下单液滴击穿阈值的35%; 等离子体的形态和击穿点的位置随双液滴间距发生变化, 且在聚焦区域产生纳米等离子体射流; 第2个液滴对激光能量的吸收随着双液滴间距的增加而减少; 当分别使用满足击穿阈值的光强入射, 双液滴吸收的能量约为单液滴的3%; 第2个液滴对激光能量的吸收随光强增大而增大, 能量吸收比例最终趋于0.01, 仅为单液滴的1.5%。该研究为激光诱导水击穿和激光在大气中的传输提供了一定的参考。

通过建立激光与液滴相互作用的物理模型，采用数值仿真研究了激光冲击液滴形成的速度场对液滴变形和流动的影响规律。使用流体体积法，结合层流模型，确定了变形的主要特征和流动的精确细节。结果表明，液滴变形过程和破裂时间与已报道的实验结果有很好的一致性。同时，利用Rayleigh－Taylor不稳定性分析，确定了液滴形变、破裂时间与韦伯数的依赖关系。当韦伯数低于110.7时，液滴向前推进，不会发生整体破碎；韦伯数越高，液滴形变越剧烈，且液滴破裂的碎片越小。另外，液滴破碎后，由于涡量的作用，细小液滴出现自旋、融合、破裂等有趣的现象。