Kavitasyon, bir sıvının basıncının aniden düşmesi sonucunda sıvı içinde küçük buhar baloncuklarının oluşması ve ardından bu baloncukların yüksek basınçlı bölgelere taşındığında hızla patlamasıyla meydana gelen bir olgudur. Bu süreç, özellikle pompalar, türbinler, pervaneler ve vanalar gibi hidrodinamik sistemlerde sıkça görülmektedir. Ayrıca ciddi hasarlara yol açabilmektedir. Kavitasyonun temelinde, sıvı içerisindeki basınç farklılıkları yatar. Sıvı basıncı, buharlaşma basıncının altına düştüğünde kavitasyon başlar ve buhar baloncukları oluşur. Bu baloncuklar, daha yüksek basınçlı bölgelere ulaştıklarında aniden patlayarak şok dalgaları yaratır. Bu da ekipman yüzeylerine zarar verir.
Kavitasyonun en belirgin olduğu alanlar, pompaların ve pervanelerin çalıştığı bölgeler olup, bu alanlarda hızlı basınç değişimleri sıklıkla meydana gelir. Örneğin, bir pompa içindeki sıvı hızla hareket ederken, basınç düşük bölgelerde buharlaşma basıncının altına inebilmekte ve kavitasyona yol açabilmektedir. Aynı şekilde gemi pervanelerinde de kavitasyon sıklıkla görülmektedir. Pervanelerin dönme hızından kaynaklanan basınç düşmeleri bu olgunun oluşumuna zemin hazırlamaktadır.
Kavitasyonun sonuçları genellikle istenmeyen ve zarar verici niteliktedir. Buhar baloncuklarının patlaması, ekipman yüzeylerinde mikro düzeyde çukurlaşmalara ve aşınmalara neden olur. Bu süreç zamanla ciddi yapısal hasarlara yol açabilmekte ve ekipman ömrünü kısaltabilmektedir. Ayrıca, kavitasyon, sistem verimliliğini düşüren titreşimlere ve gürültüye de neden olabilmektedir.
Kavitasyonun Türleri
Kavitasyon birkaç farklı şekilde meydana gelebilmekte ve her tür farklı koşullarda ortaya çıkmaktadır:
İnertiyel (Şiddetli) Kavitasyon: Bu tür kavitasyon, sıvının hızla hareket ettiği ve basıncın buharlaşma noktasının altına düştüğü bölgelerde oluşur. Buhar baloncukları hızla büyüyüp patlayarak yüksek enerji yayar. Bu durum, özellikle pompa çarkları ve türbin kanatları gibi yüksek hızlı ekipmanlarda görülmektedir.
Non-inertiyel Kavitasyon: Bu tür kavitasyon, sıvı içindeki basınç değişimlerinin daha hafif olduğu durumlarda meydana gelir. Baloncuklar daha yavaş oluşur ve patladıklarında daha az enerji açığa çıkar. Bu durum, özellikle düşük hızlı akışkan hareketi olan sistemlerde görülmektedir.
Akustik Kavitasyon: Bu tür, sıvı içinde ses dalgalarının yüksek frekansta yayıldığı ortamlarda meydana gelir. Ses dalgaları sıvı basıncını değiştirerek baloncuk oluşumuna neden olabilir. Akustik kavitasyon, genellikle ultrasonik temizlik cihazlarında veya tıbbi ultrason teknolojisinde kullanılır.