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Concept
Cavitation
Résumé
La cavitation (du latin la, « trou ») est la naissance et l'oscillation radiale de bulles de gaz ou de vapeur dans un liquide soumis à une dépression. Si cette dépression est suffisamment élevée, la pression peut devenir inférieure à la pression de vapeur saturante, et une bulle de vapeur est susceptible de se former.
La dépression peut avoir pour origine :
l'écoulement du fluide ;
une onde acoustique entraînant des variations de la densité du liquide ;
une onde lumineuse entraînant des variations de la densité du liquide.
La dépression peut avoir trois origines différentes connues à ce jour :
elle peut être liée à un écoulement de liquide à forte vitesse, par exemple par effet Venturi, ou bien au voisinage d'une pale dans une pompe ou encore sur une hélice de bateau ou de sous-marin. En effet, une zone de forte vitesse dans un fluide correspond à une faible pression (la. le théorème de Bernoulli). On parle de cavitation hydrodynamique, découverte en 1917 par Lord Rayleigh. Cela se traduit par exemple par un sillage de bulles, ainsi que par l'apparition d'une couche de vapeur accrochée à une pale (là où la dépression est la plus forte, c'est-à-dire à l'extrados ; attention toutefois, la bulle souvent observée n'est généralement que de l'air entraîné depuis la surface, et non de la cavitation : c'est le phénomène de ventilation, quand l'hélice est proche de la surface) ;
elle peut être liée aux variations de densité d'un liquide soumis à une onde acoustique, en général des ultrasons de puissance. On parle alors de cavitation acoustique ;
elle peut être liée à une exposition à une forte énergie lumineuse. On parle alors de cavitation optique.
Cavitation à haut nombre de Reynolds : l'inertie du liquide (sa mise en mouvement) ralentit l'expansion du gaz.
Cavitation à faible nombre de Reynolds : la viscosité du liquide limite la vitesse d'expansion.
Cavitation élastique : la résistance élastique du milieu et la tension de surface limitent la dilatation du gaz.
Dans tous les cas, c'est la dépression qui fait grandir la bulle.
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