Кавитация.
Кейбір жағдайларда сұйықтықтың қозғалысы кезінде жабық арналарда сұйықтықтың агрегатты күйінің өзгерісімен байланысты құбылыс орын алады, яғни еріген газдарының сұйықтықтан бөлінуі нәтижесінде оның буға айналуы.
Көрнекі түрде бұл құбылысты оқшауланған аумағында Вентуридің шыны түтікшесі орналасқан құбырдан тұратын қарапайым қондарғыда (4,2 сурет) көрсетуге болады. Су қысым әсерінен 1-1 қимадан 2-2 қимасы арқылы 3-3 қимаға қарай жылжиды. Суретте көрсетілгендей, 2-2 қимасы ең аз диаметрге ие. Құбырдағы сұйықтықтың ағыс жылдамдығын өзгертіп отыруға болады, мысалы, 3-3 қимасынан кейін орнатылған кранда.
4,2 Сурет. Кавитацияны көрсетуге арналған түтікше сұлбасы.
Кішігірім жылдамдықта сұйықтық қозғалысында ешқандай өзгерістер орындалмайды. Вентури түтікшесінің 2-2 жіңішке қимасында сұйықтық қозғалысының жылдамдығын үлкейткенде газ көпіршіктері пайда болған аумақ анық көрінеді. Жергілікті қайнау аумағы пайда болады, яғни суда еріген газ бөлінуінен будың пайда болуы. Кеіннен 3-3 қимасына жақындағанда бұл құбылыс жойылады.
Бұл құбылыс келесі жағдайға негізделген. Сұйықтық немесе газ тәріздес ортаның қозғалысы кезінде ондағы қысымның төмендейтіндігі белгілі. Және де ортаның қозғалыс жылдамдығы жоғарылаған сайын, ондағы қысым төмендей береді. Сондықтан, жергілікті қима 2-2 ден ағып өткен кезінде, ағыстардың үздіксіздік теңдеуі бойынша, қысымның төмендеуімен қатар осы аралықта жылдамдық артады. Егер осы кезде абсолют қысым берілген температурада сұйықтықтың қаныққан бу қысымына немесе одан еріген газдар бөліне бастайтын қысымға тең шамаға ие болса, онда ағыстың берілген аумағында қарқынды булану (қайнау) және газ бөліну байқалады. Бұл құбылыс кавитация деп аталады.
Сұйықтықтың алдыдағы 3-3 қимасына қарай қозғалысы кезінде көпіршіктер жойылады, яғни олардың көлемдері күрт кішірейеді. Көпіршіктер жойылған кезде олардың жарылу нүктесінде сұйықтықтың айналасындағы мөлшерлеріне, сол арқылы құбыр қабырғаларына өтетін қысым күрт жоғарылайды. Осыдан, көптеген жергілікті қысымның жоғарылауларынан (гидросоққылардан) діріл пайда болады.
Сонымен, кавитация – ағыстағы жергілікті қысымның төмендеуінен ағыстың тұтастығының газ және бу көпіршіктерінің (каверналардың) пайда болуы әсерінен жергілікті бұзылуы.
Әдетте кавитация ұнамсыз құбылыс болып саналады, және оны құбырөткізгіште, сонымен қатар гидрожүйесінің басқа да элементтерінде болдырмау керек. Кавитация крандарда, вентильдерде, ысырмаларда, жиклерлерде және т.с.с. пайда болады.
Кавитация гидромашиналарда, олардың пайдалы әсер коэффициентін төмендете отырып, орын ала алады (сораптар мен гидротурбиналарда), ал кавитацияның ұзақ уақыт бойы әсер етуінен, дірілге ұшыраған бөлшектер бұзылады. Мұнымен қоймай, құбырөткізгіштердің қабырғалары бұзылады, құбырлардың жанды қимасының азаюы әсерінен олардың өткізгіштік қасиеті де төмендейді.
Сұйықтықтың ламинарлы ағысы кезіндегі арынның жоғалуы.
Зерттеулер нәтижесі көрсеткендей, дөңгелек құбыр ішінде сұйықтықтың ламинарлы ағысы кезінде максимал жылдамдық құбыр осінде болады. Құбыр қабырғалары маңындағы жылдамдық нөлге тең, себебі сұйықтық бөлшектерінің қозғалыссыз жұқа қабаты құбырөткізгіштің ішкі бетін жауып жатыр. Құбыр қабырғаларынан оның осіне қарай жылдамдық бірқалыпты жоғарылайды. Ағыстың көлденең қимасы бойынша жылдамдықтрды тарату кестесі айналу параболоиды болып есептеледі, ал остік жазықтық пен параболоидтың қиылысуы – шаршы парабола болады (4,3 сурет).
