氣蝕(cavitation;cavitation erosion)又稱空蝕,當物質表面上的流體發(fā)生空化現(xiàn)象時,會在物質表面留下細小的麻點并逐漸擴大成洞穴狀腐蝕破壞的凹坑,這種現(xiàn)場就稱為氣蝕。
「氣蝕-在工程領域的影響」
在水翼、螺旋槳、水輪機葉片等所處的流場中氣蝕破壞是非常常見的,空化產(chǎn)生局部高能沖擊載荷進而誘導表面的氣蝕破壞(如下圖),而壓力脈沖的累積效應也能夠誘發(fā)強烈的振動、噪聲等問題。
日本H2火箭由于非穩(wěn)態(tài)空化引起了軸流泵誘導輪的振動破壞,最終導致了發(fā)射失敗,類似的空化誘導振動問題在美國的火箭設計中也屢次被報道。螺旋槳空化噪聲也是潛艇隱蔽性中的重要問題。因此,在高速水動力學領域,空化可以說是工程應用中的頭號敵人。
(b) 水泵誘導輪空蝕,(c) 螺旋槳舵面空蝕
「氣蝕-在自然界的影響」
在自然界中也有許多的現(xiàn)象與空化氣蝕相關,影響著許多水生動物的行為。
許多大型的哺乳動物或魚類,游動速度能夠超過15m/s,尾鰭處可能會產(chǎn)生“氣泡”,出現(xiàn)類似空蝕的效果。
有報道稱,海豚游動的速度限制主要來自于空化,因為“氣泡”潰滅會讓它們覺得很痛。而金槍魚因為尾鰭是骨質的,沒有神經(jīng)和疼痛感,據(jù)稱瞬時最高時速能夠達到160km/h。也有學者觀察到金槍魚尾鰭上由于氣蝕形成的小坑。