激光诱导空化是激光在液体中发生光学击穿时产生的一种空化现象。当高功率激光作用在液体或材料表面时,在激光能量密度大于被作用材料的击穿阈值的条件下,会在激光作用区域发生光学击穿同时形成高温等离子体。随着吸收激光能量的等离子体膨胀及冲击波辐射,激光诱导的空化泡也开始形成。空泡形成后,会在泡内外压力梯度的作用下膨胀、收缩并伴随着冲击波辐射和微射流,在数次的脉动后空泡最终会因能量全部耗散而消失。本文就是利用空化过程时产生的等离子体及冲击波和微射流可以实现微纳制造。本文对激光诱导空化微纳制造机理进行了数值和实验研究,具体研究内容包括如下如下几个方面：建立了激光空化微纳制造的简化模型,用以分析实验中不能观察的现象。其数学模型是基于势流理论。考虑到流体可压缩性的影响,基于匹配渐近展开法提出了近似微扰动法。得出的结论是空泡表面速度势满足Laplace方程。利用圆柱极坐标使得初始的3维势问题转化为1维问题解决。准确简化激光空化微纳制造模型和处理环形空泡是必要的。基于混合欧拉拉格朗日(MEL)法和空泡在弱可压缩流体的快速多极子边界元法(FMBEM),建立了激光空化微纳制造的数值模型。实验研究几种材料(镜面铝、硅胶)激光诱导空化微纳制造机理。使用单脉冲Nd:YAG激光器产生单个的空化泡。通过瞬间单脉冲激光能量来控制空化泡的体积。空化泡的初始位置对微纳制造有着重要的影响,可以用微移动平台对其进行较为精密的控制。使用高速摄影仪对空化时序进行实时拍摄,观察在微纳制造过程中的初始膨胀阶段球形空泡和在接近材料非球形空化泡产生的变形。由于流场的非对称性使得空泡在溃灭时产生高速的微射流从而对材料进行微纳制造,同时利用喷嘴实现微纳制造的控形。通过水听计对振荡空泡和制造过程产生的声波进行测量,能更为准确的评估空化泡的振荡周期对微纳制造的影响。在最大空泡半径已知情况下,使用无因次空化泡振荡周期的统计分析可以粗略预测空化泡初始位置,有利于微纳制造精密控制。用CAD分析空泡大小时序图。通过射流冲击后最大膨胀体积来估算空化泡的能量。用可靠的分析结果和先前的数值结果验证了MEL-FMBEM模型计算的结果。从非球形等空泡半径的演化,空泡的形状,及空泡核的运动对数值结果和实验结果做了可靠的对比。数值仿真的优势是能计算激光诱导空化制造中射流与材料的接触面及空泡表面的流场动力学。在流场网格固定的情况下可以仿真等压线和接触面和空泡表面的速度矢量。计算了微纳制造中微射流对材料的冲击力和气锤压力并且验证了实验测量结果。数值仿真也对微纳制造中的反射流进行了分析,提出水锤压力为主要切屑力。