Kavitoinnin

Kavitointi on nesteen tilassa tapahtuva ilmiö, jossa paikallinen paine laskee niin alhaiseksi, että neste alkaa höyrystyä tai muodostuu kaasukuplia. Kun paine palautuu, kuplat romahtavat nopeasti. Tämän kuplien syntymän ja implosion aiheuttama voimakas paine- ja turbulenssialue sekä paikalliset lämpötilavaihtelut voivat johtaa materiaalien kulumiseen, sähkömagneettisiin häiriöihin ja meluun.

Kavitointi voidaan jakaa inertiaaliseen ja ei-inertiaaliseen kavitointiin. Inertiaalinen kavitointi syntyy suurissa kuplien nopeissa kasvu- ja romahdusvaiheissa, mikä aiheuttaa voimakkaita paineiskuja ja mahdollisesti mikromittaisia vaurioita. Ei-inertiaalinen kavitointi on hitaampaa ja vähemmän raju, mutta voi silti heikentää järjestelmän suorituskykyä sekä lisätä korroosiota ja kulumista.

Sovellukset ja vaikutukset vaihtelevat hyödyistä haittoihin. Haittoja esiintyy etenkin hydrauliikassa ja pumpputekniikassa, missä kavitointi voi aiheuttaa pumpun ja roottorin kulumaa, energiahäviöitä sekä melua. Toisaalta kavitointia hyödynnetään teollisesti ultrasonisessa puhdistuksessa, kemiallisissa prosesseissa ja materiaalitutkimuksessa. Lääketieteessä kavitointia hyödynnetään esimerkiksi korkeatehoisessa ultraäänessä (HIFU) kudoksen tuhoamiseen sekä kivien murskauksessa (lithotripsia); mikrobubblat toimivat myös ultrasonin kontrastina.

Mittaus ja hallinta perustuvat akustisiin mittauksiin, paine- ja virtaustietoihin sekä hydrodynamiikan optimointiin. Kavitointin kriteerejä arvioidaan usein kavitointinumerolla, joka kuvaa paine-eron ja kineettisen energian suhteellista tasapainoa prosessissa.