空蝕現象：液體中的氣泡形成與崩潰
在流動的液體中，壓力迅速變化會導致空蝕現象（Cavitation）。當液體壓力低於蒸汽壓時，會形成極小的無液體空間（空泡）。環境壓力升高時，空泡崩潰，產生強大的衝擊波。
空蝕的分類
空蝕分為慣性空蝕和非慣性空蝕。慣性空蝕是瞬間壓力變化導致的，而非慣性空蝕則是在持續低壓環境下形成的。
空泡形成與崩潰
液體中氣泡核的存在是空泡形成的必要條件。壓力降低導致氣泡核沸騰，形成氣泡。氣泡大小隨壓力變化而變動。在固體表面處，氣泡黏性和表面張力導致其高速與表面碰撞並分崩，產生噴射流。
空蝕的影響
空蝕是工程中造成磨損的主要原因。空泡在金屬表面反覆崩潰，形成週期性應力，導致表面疲勞和損壞。在泵葉片和彎曲管等液體流動突變處，空蝕尤為常見。
超聲波中的空蝕
超聲波作用下，流體壓力分佈不均。聲強足夠強時，會形成低壓區域，導致流體氣化，產生大量氣泡。這些氣泡可以衝擊污垢並清除表面污垢。
日常中的空蝕現象
庭院灑水管彎曲處發出的聲音就是空蝕現象的表現。透明管中彎曲處的水呈白色渾濁狀，也反映了空蝕的發生。
| 分類 | 成因 | 特徵 | 影響 |
|-|-|-|-|
| 慣性空蝕 | 瞬間壓力降低 | 氣泡高速形成 | 局部衝擊波 |
| 非慣性空蝕 | 持續低壓環境 | 氣泡緩慢形成 | 循環應力 |
氣穴現象: 一種流體力學現象
氣穴現象是一種流體力學現象，發生在液體流動時液壓壓力下降到液氣蒸氣壓以下，導致液體沸騰並形成氣泡的情況。此現象會造成許多負面影響，包括泵浦效率下降、管道產生噪音，甚至是結構損壞等。
影響氣穴現象的因素
| 影響因素 | 描述 |
|---|---|
| 流速 | 流速越高，液壓壓力越低，越容易發生氣穴現象。 |
| 壓力 | 液壓壓力越低，越容易發生氣穴現象。 |
| 温度 | 温度升高會提高液氣蒸氣壓，降低發生氣穴現象的可能性。 |
| 流體性質 | 粘度、密度等流體性質也會影響氣穴現象的發生。 |
| 表面粗糙度 | 表面粗糙度越高，會增加氣泡形成的機會。 |
氣穴現象的影響
** 泵浦效率下降 **
氣穴現象會導致泵浦葉輪上的氣泡破裂，破壞流體流動的連續性，從而降低泵浦的效率。
** 管道產生噪音 **
氣泡破裂時會產生衝擊波，導致管道產生噪音。
** 結構損壞 **
嚴重的氣穴現象會導致液體中形成大量氣泡，對管道或其他結構造成損傷。
** 其他影響 **
氣穴現象還會影響熱傳導和化學反應效率。
防止氣穴現象的方法
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| 提高液體温度 | 提高温度會降低液氣蒸氣壓。 |
| 降低流速 | 降低流速會降低液壓壓力下降的幅度。 |
| 安裝氣穴預防裝置 | 通常安裝在泵浦或管道中，防止氣體進入或移除產生的氣體。 |
| 使用低揮發性的流體 | 低揮發性的流體較不易產生氣泡。 |
| 修改管道設計 | 例如，使用流線型設計或避免流體方向急劇轉彎，可以減少氣泡的形成。 |
| 表面處理 | 將管道或葉輪表面拋光，可以減少氣泡形成的機會。 |
結語
氣穴現象是一種流體力學現象，會對系統的運作產生負面影響。瞭解影響氣穴現象的因素和預防方法對於設計和操作流體系統至關重要。通過適當的措施，可以有效地防止或緩解氣穴現象，以確保系統的順利運行和延長使用壽命。
延伸閲讀…
空穴效應
氣穴現象_百度百科