CAVITATION

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Ébullition d'un liquide sous vide, donc généralement à température ordinaire ; ce vide peut être produit statiquement (par un émetteur d'ultrasons, par exemple) mais plus fréquemment au sein d'un écoulement, notamment dans les circuits hydrauliques, dans les machines hydrauliques (pompes, turbines) et autour des hélices marines. La cavitation prend toujours naissance à partir de « noyaux » ou « germes » qui sont constitués par les occlusions gazeuses au sein du liquide (bulles libres, particules gazeuses accrochées à des impuretés solides en suspension, ou piégées dans les anfractuosités de parois solides).

Quand un liquide contient des bulles relativement grosses et en quantité suffisante, le seuil de cavitation est très voisin de la tension de vapeur d'eau. Il est en revanche beaucoup plus petit si l'on prend des précautions particulières pour éliminer les bulles (des pressions négatives de 300 bars ont pu être expérimentalement obtenues sans cavitation).

Une fois formée, la cavitation se développe en prenant des formes variées, plus ou moins structurées, selon les conditions rencontrées : bulles isolées ou coalescentes (nuages), lames relativement lisses, poches fixes, tourbillons.

Quand une cavité, entraînée dans l'écoulement, traverse des zones où la pression croît de nouveau, elle se résorbe brutalement (en un temps de l'ordre du millième de seconde à peine), d'où le nom de « collapsus » donné à ce phénomène. En fin de collapsus, les vitesses et les pressions au voisinage immédiat des parois de la cavité sont très grandes (des pressions de 10 000 bars ont pu être mesurées) ; il y a alors formation d'une véritable onde de choc qui, comme toute onde de choc, dégénère en onde sonore. Le bruit qui en résulte est souvent la manifestation la plus évidente de la cavitation ; il est atténué si la cavité contient une quantité suffisante de gaz, celui-ci, incondensable, jouant alors un rôle de matelas.

Le collapsus des cavités de vapeur est aussi à l'origine des érosions qui accompagnent la cavitation. Quand une bulle se contracte, sa forme est en effet instable ; il se p [...]


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Écrit par :

  • : ingénieur général de l'armement (génie maritime), expert agréé par la Cour de cassation, membre de l'Académie de marine

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Pour citer l’article

Serge BINDEL, « CAVITATION », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 26 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/cavitation/