پدیده کاویتاسیون

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

در پدیده کَویتاسیون (به انگلیسی: Cavitation) یا حفره‌زایی امواج فشاری باعث جریان در مایع شده و تحت شرایط مناسب موجب تشکیل سریع میکرو حباب می‌گردد که رشد و یکی شدن این حباب‌ها تا رسیدن به اندازه بیشینه و در نهایت ترکیدن آنها حرارت شدیدی ایجاد می‌نماید. انفجار حباب‌ها تولید موج ضربه‌ای با انرژی کافی برای شکستن پیوند کووالانسی می‌کند. نیروی برشی حاصل از انفجار حباب و همچنین از جریان‌های اغتشاشی ناشی از ارتعاش صوتی برای همگن سازی و تخریب سلول استفاده می‌شود. این فرایند می‌تواند به پاشش مایع با سرعتی در حدود ۴۲۰ کیلومتر در ساعت، ایجاد فشاری معادل ۲۰۰ بار یا دمای بالای نقطه‌ای ۴۵۰۰ درجه سانتیگرادی در آن شود.

نحوه تشکیل کاویتاسیون[ویرایش]

هرگاه در سیستم هیدرودینامیکی (مانند پمپ‌ها، پروانه کشتی) افت فشار ایجاد شود بطوری که فشار سیال به فشار بخار نزدیک گردد، سیال در همان دما شروع به جوشش می‌کند که منجر به ایجاد حباب‌های بخار در سیال می‌شود. پدیده جوشش سیال در اثر افت فشار (نه افزایش دما) را کاویتاسیون می‌نامند. در تمامی سیستم‌های هیدرودینامیکی که سیال به سرعت بالا میرسد نظیر سرریز سد، می‌بایست پدیده کاویتاسون را مطالعه و بررسی کرد.

عدد کاویتاسیون[ویرایش]

عدد کاویتاسیون کمیت بدون بعدی است که بیانگر جوشش ناشی از جریان مایع باشد عدد کاویتاسیون می‌نامند:

CA = (Pa - Pb) / (1/2 ρ V^2)

از مهم‌ترین عواملی که در این زمیه ممکن است دخیل باشند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

1. عوامل هندسی : که شامل موارد زیر می‌شود
ناهمواری‌های سطحی سرریز‚خصوصاً برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های موضعی - شکاف‌های دریچه‌های کشویی و پایه‌های دریچه‌های قطاعی - ستون‌ها piers - درزهای ساختمانی -جداکننده جریان ودفلکتورها Flow splitter & deflector - دهانه مجاری ولوله Ports of ducts & pipe - تغیر در شکل عبور جریان Change of water passage shape - انحنا یا انحراف در مسیر جریان در آبراهه Misalignment of conduit
2. عوامل هیدرودینامیکی
دبی مخصوص – سرعت جریان - عملکرد دریچه - توسعه لایه‌مرزی
3. عوامل متفرقه
انتقال حرارت در طی فروریختن - درجه حرارت آب - تعداد وانداده حباب‌های درون آب Diffusion of air - پراکندگی هوا

یکی از مثال‌های بارز و خطرناک کاویتاسیون در پره های توربین دیده می‌شود و به‌راحتی می‌تواند باعث تخریب پره گردد. از دیکر مثال هل برای این پدیده می‌توان به کاویتاسیون در پروانه‌ی کشتی‌ها اشاره کرد.

جستارهای وابسته[ویرایش]