本文研究了激光致空泡与不同形态固壁面、胶体界面和自由液面的相互作用,激光致双空泡间相互作用,以及汽泡群内泡间相互作用机理。研究重点放在不同环境非对称约束对于空泡脉动和溃灭特性的影响,从而探讨了空泡及空泡群对于附近物体的机械效应控制与优化策略。为建立激光致空泡脉动和溃灭,及其与周围物体相互作用产生动量耦合的数值仿真模型,首先通过修正泡内物质状态方程,建立了适合于描述无限大液体环境中激光致单空泡脉动特性的一维理论模型。通过该模型数值解对实验结果的拟合,得到了激光空泡内物质演化特性。对描述可压缩粘性流体中空泡脉动的Keller-Miksis模型进行了数值求解,发现随着空泡振幅增加,其脉动特性呈非线性增加,进而更多的泡能转化为声辐射参与空泡对于附近物体的动量传递过程。通过基于有限元方法和有限体积方法的任意拉格朗日欧拉耦合算法,建立了单空泡与不同形态固壁面相互作用三维数值模型。利用该高度非线性显示动力学模型通过数值仿真,以空泡对物体能量传递效率最大化为目标,设计优化了被推进物的推进面形态。基于该设计制作了大小实物模型,在实验研究中利用光偏转方法测量了激光单脉冲作用下,得到了被推进物体获得的动能和动量耦合系数。研究结果表明,聚焦光束对周围物体的机械作用主要通过激光等离子体冲击波、空泡溃灭冲击波和空泡溃灭射流冲击得以实现,并且空泡附近半球形固壁约束面可以达到最佳动量耦合系数。通过基于有限体积方法的体积分数法,建立了激光致双空泡相互作用数值计算模型。研究结果表明,可以通过设置不同的空泡间相对距离、空泡相位差和空泡相对大小参数组合,实现对于空泡溃灭射流大小和方向的有效控制,进而有望实现激光空泡对于附近物体机械效应的灵活、有效控制。由数值模拟结果还可以预测：当空泡空间尺度从毫米量级降至微米量级,空泡相互作用的动力学特征将产生可测变化,进而影响空泡对于周围物体的机械效应,以及相应的控制参数选择。特别是基于哈密尔顿力学的空泡群相互作用模型,可以有效模拟群内每一个空泡在泡间相互作用下脉动特性的改变和相对大尺度的迁移行为。本文的研究成果表明,可以将时间、空间高度可控的激光致不同空间尺度的空泡作为微流体泵、微混合器、微推进器、或者微注射器,应用于在生命科学和生物化学领域日益兴起的微流场系统和片上实验室相关研究。