Page 5 - Төлентай Наслизат

1.2 Кавитация құбылысы туралы жалпы мағлұмат

Кавитация (лат. cavіtas – бос қуыс) – сұйықтықтарда газбен, бумен не
олардың қоспасымен толтырылған қуыстардың (кавитациялық көпіршіктер немесе

каверна деп аталатын) түзілуі. Кавитация сұйықтықтағы қысымның жергілікті
төмендеуі нәтижесінде пайда болады, ол оның жылдамдығы ұлғайған кезде
(гидродинамикалық кавитация), немесе сиретудің жартылай периоды (акустикалық
кавитация) кезінде үлкен қарқындылықтағы акустикалық толқынның өтуі кезінде
пайда болады, әсердің пайда болуының басқа да себептері бар. Жоғары қысыммен

немесе жартылай қысу кезінде ағынмен қозғала отырып, кавитациялық көпіршігі
соққы толқынын сәулелендіру арқылы лақтырылады.Негізінде кавитацияның
дыбыстық кедергінің қатты денесін еңсеру кезінде пайда болатын ауадағы соққы
толқыны сияқты әсер ету механизмі бар. Кавитация құбылысы жергілікті сипатқа
ие және қолайлы жағдай бар жерде ғана пайда болады. Пайда болған ортада
қозғала алмайды. Кавитация есу бұрамаларының, гидротурбиналардың,
акустикалық сәуле шығарғыштардың, амортизаторлар бөлшектерінің,

гидромуфттардың және т.б. беткі қабатын бұзады — оны өнеркәсіпте, медицинада,
әскери техникада және басқа да аралас салаларда қолданады. Бренден
Кристоферінің анықтамасына сәйкес: "сұйықтық шекті қысымнан төмен қысымға
ұшырағанда (созылу кернеуінде), онда оның ағынының бүтіндігі бұзылады және бу
тәрізді қуыстар пайда болады. Бұл құбылыс кавитация деп аталады. Кейбір

нүктедегі жергілікті сұйықтық қысымы осы қоршаған температурадағы қанығу
қысымына сәйкес шамадан төмен түссе, онда сұйықтық кавитациялық көпіршіктер
деп аталатын фазалық қуыстарды қалыптастыра отырып, басқа күйге ауысады.
Жергілікті энергия беру арқылы басқа да кавитациялық көпіршіктердің пайда
болуы мүмкін. Бұл қарқынды лазерлік импульсті (оптикалық кавитация) немесе
электр разрядының ұшқыны фокустауға қол жеткізуге болады". Көптеген ақпарат

көздерінде бұл құбылыстың физикасы келесідей түсіндіріледі. Кавитацияның
физикалық үдерісі сұйықтықтың қайнау үдерісіне жақын. Олардың арасындағы
негізгі айырмашылық қайнаған кезде сұйықтықтың фазалық жай-күйінің өзгеруі
сұйықтықтың орташа көлемі бойынша қанық будың қысымына тең қысымда
болады, ал кавитация кезінде сұйықтықтың орташа қысымы қанық бу қысымынан

жоғары, ал қысымның төмендеуі жергілікті (локальды) сипатқа ие. Айнымалы
жергілікті қысымның әсерінен көпіршіктер күрт қысылып, кеңейтілуі мүмкін, онда
көпіршіктердің ішіндегі газ температурасы кең шектерде ауытқиды және Цельсий
бойынша бірнеше жүз градусқа жетуі мүмкін. Есептік деректерге сүйенсек,
көпіршіктердің ішіндегі температура 1500°C-ға жетуі мүмкін [2].
Сонымен қатар, сұйықтықта ерітілген газдарда ауаға қарағанда пайыздық
қатынаста оттегі көп екенін ескеру керек, сондықтан кавитация кезінде

көпіршіктердегі газдар атмосфералық ауаға қарағанда химиялық агрессивті,
нәтижесінде көптеген инертті материалдардың тотығуын (реакцияға кіруін)
туындатады [2].