Oldalak (menü)

A kavitációs jelenségről

A kavitáció folyadékokban fellépő jelenség. A hidrodinamikai kavitáció első megfigyelései folyadékokban (vízben) nagy sebességgel mozgó, forgó szilárd testek (pl. hajócsavar) felszínén megjelenő roncsolódásokhoz kapcsolódik. A jelenség lényege, hogy ha az áramlási térben rövid időre a nyomás a gőznyomás alá csökken, akkor a folyadék belsejében kialakul egy gőzbuborék (üreg), majd a nyomás növekedésével ez az üreg eltűnik (összeomlik). Ezt magas hőmérséklet (500-15000 K), nagy nyomás (100-5000 atm), fényjelenség, elektromos jelenség és különösen nagy erejű mechanikai lökéshullámok, nagy sebességű jetek (akár 400 m/s) kísérnek. A jelenség alapvetően jellemzője, hogy egy-egy kavitációs buborék, és a hozzá kapcsolódó jelenségek igen rövid ideig állnak fenn, illetve zajlanak le (100-200ms, azaz 1-2 tízezred másodperc), és kis térrészre korlátozódnak (tipikus átmérő :1,5mm), ugyanakkor egyidejűleg igen nagy számú kavitációs üreg lehet egy áramlási térben.

A kavitációs folyamatról

A folyadékok közös tulajdonsága, hogy kis mértékben összenyomhatók, ellentétben a gázokkal és egyes szilárd anyagokkal. A folyadékokban az atomok, molekulák kis golyócskák módjára gördülnek el egymáson, és ezért jó hatásfokkal kitöltik a rendelkezésükre álló teret. Nem hagynak magukban mikroszkopikus üregeket, így a belső sűrűségük közel egyenletes makro és mikro mérettartományokban egyaránt. Ha egy nagy nyomású folyadékban hirtelen nyomáscsökkenés következik be, az anyag gyakorlatilag szétszakad. Belső folytonossága megszűnik, hézagok, rések keletkeznek benne a pillanatnyi mozgási viszonyoknak megfelelően. A folyadékok azonban nem úgy szakadnak szét, mint a szilárd anyagok. Nem néhány darabra esnek szét, némi törmelék kíséretében, hanem a rendelkezésükre álló teret nagyjából egyenletesen kitöltve cseppekre robbannak szét. A cseppek között pedig apró üregek, üres lyukak keletkeznek. Ezek szó szerint vákuumbuborékok, tehát nem gőzbuborékokról van szó. Nincs bennük semmiféle gőz, de mivel a vákuumnak kitett folyadékok forráspontja sok esetben drasztikusan megváltozik, mikro gőzösödésre késztetik az őt, körülvevő anyagot. Ezért omlanak össze olyan gyorsan a buborékok. A buborékok mérete és száma, valamint térbeli sűrűsége a nyomáscsökkenés mértékétől függ. Milyen gyorsan, mekkora csökkenés következik be. A buborékok először tórusz alakot vesznek fel, majd egy lyuk képződik a közepükön. A kialakuló gyűrű ezután vékonyodni kezd, végül teljesen eltűnik