Сходства и отличия срыва потока и кавитации

Это одна из статей серии "Вопросы и ответы", которую я собираю уже довольно долгое время.

Вопрос: срыв потока в компрессоре, срыв потока на крыле самолета и кавитация в насосе - это все проявления одного и того же физического процесса?

 wingЕсли сравнивать срыв потока в компрессоре и на крыле самолета, то это действительно проявления одного и того же эффекта. Лопатка компрессора и крыло самолета используют одно и то же физическое явление передачи энергии между газом и крылом (или лопаткой), только в противоположных направлениях. В случае с компрессором, механическая энергия вращающегося вала передается газу в виде кинетической энергии. Проще говоря, лопатки ускоряют поток газа. Что касается крыла самолета, то, когда крыло движется в воздухе, оно превращает кинетическую энергию воздушного потока в механическую энергию, создающую подъемную силу.

Для того, чтобы этот обмен энергией не останавливался, газ должен двигаться вдоль аэродинамической поверхности с довольно большой скоростью, а кроме того, крыло (или лопатка) должны располагаться относительно потока газа под определенным углом атаки. Если газ начинает двигаться медленнее некоторой критической скорости или угол атаки становится слишком большим, поток отрывается от аэродинамической поверхности и обмен энергией между ними прекращается.

Это явление имеет очень мало общего с кавитацией, возникающей в насосе или клапане. Кавитация это образование пузырьков газа в потоке жидкости, вызванное критически низким давлением газа и, соответственно, понижением растворимости газа в жидкости. Газ испаряется из жидкости в эти пузырьки и пузырьки увеличиваются. Как только давление восстанавливается, пузырьки мгновенно схлопываются и создают ударные волны, которые могут повредить детали устройства.

Единственное, что общего между срывом потока и кавитацией, это то, что оба явления связаны с образованием разрывов потока газа или жидкости, но дальнейшее развитие явлений очень разное. Таким образом, можно уверенно говорить, что это совершенно разные вещи.