Kavitasjon

Kavitasjon er en væskeprosess der små gass- eller dampfylte bobler dannes og kollapser i væsken når lokale trykk faller under damptrykket ved den aktuelle temperaturen. Fenomenet oppstår ofte i områder med høy strømningshastighet, turbulens eller trykkfall, og oppløste gasser kan fungere som kjerne for boblene. Kjener for kavitasjon kan også være mikroporer i materialer eller overflatespenninger i væsken.

Det finnes to hovedtyper: inert kavitasjon (også kalt transient kavitasjon) og stabil kavitasjon. Inert kavitasjon karakteriseres ved at boblene vokser raskt og kollapser voldsomt, noe som frigjør energi i form av lokale trykkstøt og temperaturøkninger. Stabil kavitasjon innebærer at boblene oscillerer eller vokser og minimerer kollaps, uten samme voldelige energiutslag. Kavitasjon oppstår ofte rundt roterende skiver og blader i turbomaskiner, i ventiler og ved innløpskanter hvor trykket midlertidig blir lavt.

Effekter og bruksområder varierer: i mekaniske systemer som pumper, turbiner og skippropeller kan kavitasjon forårsake erosjon, økt støy og vibrasjon, samt redusert effektivitet og levetid. På den annen side utnyttes kavitasjon i vitenskap og industri, for eksempel i medisinsk ultralyd (fokusert kavitasjon og kontrastmidler basert på mikrobobler), i soniske rensingsteknikker og i hydrodynamisk kavitasjon for vannbehandling og kjemisk prosessering.

Forebygging og kontroll av kavitasjon omfatter å øke lokale trykk, redusere oppløste gasser, forbedre geometrien og overflatebehandlingen til maskiner, samt å bruke sensorer og akustisk overvåkning for å oppdage kavitasjon i forkant. Hva som er akseptabelt avhenger av applikasjonen og ønsket balanse mellom effektivitet og maskinsikkerhet.