Kavitationseffekte

Kavitationseffekte bezeichnen die physischen und chemischen Phänomene, die entstehen, wenn in einer Flüssigkeit gasgefüllte Blasen durch lokale Druckschwankungen wachsen und kollabieren. Auslöser ist meist ein Druckabfall, der unter den Dampfdruck der Flüssigkeit sinkt, wodurch Blasen entstehen, wachsen, abrunden oder spontan auftreten. Der Kollaps setzt enorme Energiemengen frei und erzeugt schockartige Druckwellen, Mikrojets und extreme Bedingungen innerhalb der Blasen.

Man unterscheidet zwischen hydrodynamischer Kavitation, die durch Strömungseinflüsse wie Verengungen oder Turbulenzen entsteht, und akustischer Kavitation, die durch Ultraschallfelder induziert wird. In beiden Fällen führen Blasenwechselwirkungen zu kurzen, lokalreaktiven Zonen, in denen Temperatur- und Druckspitzen auftreten.

Die Auswirkungen von Kavitation reichen von unerwünschten Schäden bis zu nützlichen Effekten. Materialien können durch Mikropitting, Erosion und Oberflächenrillen beschädigt werden. Gleichzeitig ermöglichen die implosiven Blasen starke Mikroströme, Schockwellen und die Bildung hochreaktiver Radikale (z. B. OH-), was chemische Reaktionen in der Flüssigkeit begünstigt (Sonochemie). Solche Effekte beeinflussen auch Schall- und Geräuschpegel sowie Energieverluste in Hydrauliksystemen.

Anwendungsorientiert wird Kavitation gezielt genutzt, etwa in der Ultraschallreinigung, der Zerkleinerung von Partikeln, der Emulsifizierung oder der Wasser- und Abwasserbehandlung. In der Medizin und Wissenschaft wird Kavitation ebenfalls erforscht, um Therapien zu unterstützen oder Reaktionsprozesse zu steuern. Wichtig bleibt eine kontrollierte Nutzung, da unkontrollierte Kavitation Bauteile schädigen kann.