Кавитация

Кавитация (лат. cavіtas – бос қуыс) – сұйықтықтарда газбен, бумен не олардың қоспасымен толтырылған қуыстардың (кавитациялық көпіршіктер немесе каверна деп аталатын) түзілуі.

кавитациялық көпіршіктер, сұйықтықтағы қысым белгілі бір кризистік шамадан (рkp) төмен болған жерде пайда болады (реал сұйықтықта pkp-ның мәні берілген температурадағы осы сұйықтықтың қаныққан буының қысымына тең). Егер қысымның төмендеуі, тамшылы сұйықтық ағынындағы жылдамдықтың артуынан пайда болса, онда кавитацияны гидродинамикалық кавитация деп, ал өте қарқынды акустикалық толқындардың өтуі салдарынан болса, онда кавитацияны акустикалық кавитация деп атайды. Гидродинамикалық кавитация Реал сұйықтықтарда әрдайым газдың не будың ұсақ көпіршіктері болады. Олар сұйықтық ағынымен бірге қозғала отырып, қысымның p < pkp болатын аймағына түседі. Сөйтіп, олар тепе-теңдік қалпын жоғалтады да, өз көлемін шексіз өсіре алатын қабілетке ие болады. Бұл көпіршіктер ағынмен бірге қозғала отырып, кризистік қысымнан жоғарырақ қысымы бар аймаққа өтеді. Мұнда олардың көлемі кішірейеді. Сөйтіп, аққыш пішінді денелердің маңында қозғалған көпіршіктерге толы, айқын шекарасы бар “кавитациялық аймақ” түзіледі. Бұл аймақ қысыңқы жері бар, шыны құбырдағы сұйықтық ағысын бақылау арқылы оңай аңғарылады. Жылдамдығы төмендеу аймаққа келген көпіршіктің көлемі кенет кішірейіп, жарылғанда гидравликалық соққыға ұқсас дыбыс импульсі пайда болады. Дыбыс импульсі көпіршік ішіндегі газ аз болған сайын күштірек шығады. Егер аққыш пішінді денелердің маңында кавитациялық тесіктер (каверна) болса, онда бірнеше рет қайталанатын соққы салдарынан дененің (су турбинасы қалақшалары, кеменің еспе қалақшалары, т.б.) беті мүжіліп, бүліне (кавитациялық эрозия) бастайды. Гидродинам. Кавитация құбылысы әр алуан химиялық, электрлік және электрмагниттік әсерлердің тууына себепші болады. Кейбір ғылым-зерт. жұмыстарының барысында гидродинам. құбыр ішіндегі цилиндрді айнала ағу салдарынан пайда болған кавитацияға электр және магнит өрістері әсер ететіндігі де байқалады.
Кавитацияны зерттеудің және онымен күресудің үлкен маңызы бар. Өйткені кавитация су турбинасының, сұйықтық сорғыларының, кеменің еспе қалақшаларының, т.б. жұмыстарына зиянды әсерін тигізеді, олардың п. э. коэфф-н төмендетеді, тіпті олардың қирауына әкеп соқтырады. кавитация гидростатикалық қысымды көбейту, сондай-ақ, құралым элементтерінің пішінін өзгерту арқылы азайтылады. Ал эрозияны азайту үшін жұмыстық доңғалақтың қалақшаларын тоттанбайтын болаттан жасайды.
Акустикалық кавитация Сұйықтыққа белгілі бір амплитудасы бар дыбысты түсіру нәтижесінде, сиреудің жарты периодына тең уақытта, Кавитациялық көпіршіктер түзіледі. Бұл көпіршіктер жарылғанда өте берік материалдың өзін бұза алатын қысқа уақытқа (10–6 с) созылған қысым импульсі (108 Па-ға дейін және одан да жоғары) пайда болады. Кавитациялық көпіршіктердің жарылуы кезіндегі қысым дыбыс жиілігін төмендету және гидростататикалық қысымды жоғарылату арқылы артады. Оның шамасы қаныққан буы бар төмен қысымдағы сұйықтықта жоғарырақ болады. Көпіршіктердің жарылуы кезінде оның ішіндегі газ 104С-қа дейін адиабаталық түрде қызады. Осының салдарынан кавитация кезінде көпіршіктердің жарқырауы (дыбыс люминесценциясы деп аталатын) байқалады. Көпіршік ішіндегі газ иондалады. Акустикалық кавитация бірсыпыра физ. құбылыстардың (мысалы, қатты денелердің бұзылуы, т.б.) тууына себепші болады. Кавитацияның ультрадыбыс тәжірибесінде кеңінен қолданылуы осы әсерлерге байланысты. Акустикалық кавитация биологияда, медицинада қолданылады.