キャビテーション
水中で移動する物体の速度を増加させていくと、それにつれてキャビテーションによる気泡の発生する量が増加していき、ついには物体をほぼ完全に覆ってしまう。この現象をスーパーキャビテーションと呼ぶ。これを積極的に利用した応用の一例としてスーパーキャビテーション・プロペラがある。
先端部を除き水との直接の接触が避けられることで、いわゆる粘性抵抗から自由になるという特長が得られ、水中において従来はありえなかった移動速度が可能になる。物体全体としてそれを利用したものとしては、代表例にソ連の魚雷、シクヴァルがある。シクヴァルは、人為的に大量の気泡を先端部から発生させ、そこにできた空洞内に魚雷全体を包むことで水の抗力を低減しているとされており、水中でありながら200ノット(約370キロメートル毎時)以上の速度を実現しているといわれている。
一般的に、流体機械にとってキャビテーションは害になり、以下の影響を与える。
流体機械の性能劣化、部品破損
機器表面の壊食
振動や騒音の発生
キャビテーションを起こさないようにするには、形状、面積を最適化するという2つの方法がある。
流体の圧力を飽和蒸気圧以下とならないように流体接触面の形状を最適化する。
流体との接触面積を広くすることで飽和蒸気圧以下にならずに必要な力の伝達が行なえるように、プロペラなどを大きくする。
シート・キャビテーションが急激に崩壊して、無数の小さなキャビティ群になり雲状になったもの。
1つの大きなキャビティが物体表面についていて、見かけ上動かないもの。