§ 42. Кавитация

Когда твердое тело движется в жидкости с большой скоростью, его след обычно заполняется газом. Такой заполненный

газом след называют каверной, и решения задачи Гельмгольца описывают обтекание кавериы гораздо лучше, чем они описывают самый след.

Естественным образом каверны возникают при различных условиях. Так, можно сфотографировать [38] заполненные воздухом каверны позади сфер, падающих в воду с высоты двух метров и больше. Заполненные паром каверны образуются позади подводных снарядов, скорость которых превышает, скажем, 30 м/сек. Подобные каверны также обычно образуются на лопастях судовых винтов при давлении на поверхности винта, превышающем примерно и в таких случаях опасаются разрушения маленьких пузырьков, сопутствующих «возникновению кавитации» как причины эрозии винта. Подобная эрозия (и по той же причине) может происходить при перегрузке гидротурбин. Парадоксально, что «суперкавитационные» винты, работающие при гораздо ббльших давлениях и притом в больших кавернах, можно сконструировать так, чтобы избежать этой эрозии.

Впервые практическое значение кавитации было отмечено примерно в 1900 г. Математический анализ этих явлений основан на правдоподобном предположении, что заполненные паром каверны образуются благодаря испарению, как только давление в жидкости падает ниже вполне определенного значения — «давление испарения» Математически это эквивалентно условию

(В кавернах, заполненных воздухом, конечно, возможно )

Руководствуясь этой идеей, Тома ввел) в 1924 г. широко применяемый в настоящее время параметр кавитации (кавитационное число)

где давление во внешней области. Вскоре после этого Аккерет и другие авторы показали, что теория течений Гельмгольца применима к кавернам больших масштабов позади твердых препятствий. Но в первую очередь развитию теории кавитации, какой она является в настоящее время, способствовали работы по применению подводных снарядов во время второй мировой войны.