حفره‌زایی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از کاویتاسیون)
پرش به: ناوبری، جستجو
پروانهٔ حفره‌زا در آزمایشگاه تونل آب حوضچهٔ مدل دیوید تیلور.

حُفره‌زایی (نام‌های دیگر: حفره‌سازی، خلاءزایی، کاویتاسیون) پدیده‌ای است که در آن کاهش فشار باعث تبخیر موضعی مایع و ایجاد حباب‌هایی شود. این پدیده در پروانهٔ کشتی‌ها ، اژدرها و پمپ های سانتریفیوژ رخ می‌دهد.

در این پدیده که معمولاً در مایعات با حرکت متلاطم به دلیل اختلاف فشار در مایع رخ می‌هد، فشار موضعی کم‌تر از فشار بخار مایع می‌شود. این امر باعث می‌شود تا مثلاً آب که در شرایط متعارف در ۱۰۰ درجه سانتیگراد شکل گازی پیدا می‌کند در دماهایی پایین‌تر زودتر به صورت گاز درآید.

حباب‌های گازی ایجاد شده زمانی که دوباره به منطقه پرفشارتر وارد می‌شوند معمولاً منفجر می‌شوند. این ترکیدن حباب‌ها شوکی موج‌مانند ایجاد می‌کند که صدادار است و می‌تواند از طریق خوردگی حبابی به پروانه‌های کشتی آسیب برساند. هر نوع کشتی و هر نوع پروانه صدای حفره‌زایی ویژهٔ خود را تولید می‌کند و این باعث می‌شود تا خدمه زیردریایی‌ها بتوانند نوع کشتی‌های پیرامون خود را شناسایی کنند.

حفره‌زایی انواع گوناگونی دارد:[۱]

گونه‌های حفره‌زایی
  1. حفره‌زایی حبابی
  2. حفره‌زایی پره
  3. حفره‌زایی بُن پروانه
  4. حفره‌زایی ابری
  5. حفره‌زایی محفظهٔ پروانه
  6. حفره‌زایی نوک گردابه
  7. حفره‌زایی میانهٔ گردابه
Cavitation.svg
توزیع فشار در پیرامون پرهٔ پروانه کشتی
Propeller blade surface pressure distribution.svg
  1. سطح مکش
  2. سطح فشار
  3. لبهٔ جلو
  4. زاویهٔ
    شارش

p: فشار هیدرواستاتیک
pu: فشار منفی
po: فشار مثبت
pv: فشار تبخیر
Vac.: خلاء


حفره‌زایی همچنین یکی از دلایل اولیه لرزش در پمپ‌های سانتریفوژ است. تولید حباب در پروانه وقتی رخ می‌دهد که NPSH موجود مکش پمپ کمتر از NPSH لازم پمپ شود. به این ترتیب به دلیل مکش موجود در محفظه پمپ، فشار مایع درون محفظه کاهش می‌یابد. چنانچه این فشار از فشار بخار مایع در دمای عملیاتی کمتر شود؛ مایع درون محفظه پمپ تبخیر شده و بصورت حباب درمی‌آید. این حبابها در برخورد با پروانه‌های پمپ ترکیده و نه تنها باعث لرزش پمپ می‌شوند بلکه آسیبهای جدی از جمله خوردگی زیاد در لبه پروانه‌ها و بدنه ایجاد می‌کنند که به مرور زمان باعث کاهش راندمان پمپ می‌گردد. وجود مانع در مسیر مکش، وجود زانوئی در فاصله نزدیک ورودی پمپ و یا شرایط غیر عادی بهره‌برداری از عوامل این مسئله هستند.[۲]

تونل‌های حفره‌زایی[ویرایش]

در ایران، در دو دانشگاه تونل حفره‌زایی وجود دارد:

منابع[ویرایش]

  1. [http://ittc.sname.org/2002_recomm_proc/7.5-02-03-03.2.pdf ITTC – Recommended Procedures (2002): Testing and Extrapolation Methods Propulsion; Cavitation Description of Cavitation Appearances]
  2. پایگاه علوم و تخقیقات صنعت تأسیسات، بازدید: نوامبر ۲۰۰۸.
  3. [۱]
  4. http://mech.sharif.edu/~mel/CAVITATIONAL%20TUNEL.html
  • Kuiper, G. (1994): Resistance and Propulsion of Ships, Technical University Delft