Studio di un profilo cavitante in un ugello Venturi

Come evidenziato nei paragrafi introduttivi, è largamente accettata la teoria che l'insorgenza del fenomeno sia dovuta alla presenza di nuclei di cavitazione. La letteratura in merito comprende varie argomentazioni sulla loro esistenza e formazione. Al riguardo, esperimenti condotti su acqua degasata e su liquidi diversi dall'acqua, hanno evidenziato,che tali nuclei, probabilmente stabilizzati, sono presenti in acqua ma non negli altri liquidi, che pure cavitano. In tal modo si avanza l'ipotesi che essi sorgano per la maggior parte ab initio e che questi nuclei stabilizzati non abbiano un ruolo fondamentale. Tale ipotesi non sembra però condivisa da altri, fra cui Roger E. A. Arndt, secondo cui il fenomeno insorgerebbe a partire da tali microbolle e la tensione che un liquido può sostenere prima di innescare la cavitazione dipenderebbe dalla dimensione dei nuclei. La dispersione di risultati in letteratura, anche a parità di parametri, avverrebbe a causa della diversa concentrazione di nuclei nell'acqua utilizzata. Si deve sottolineare che nel seguito gli Autori parlano spesso di separazione (\detachment") riferendosi indifferentemente a quella dello strato limite oppure a quella della cavità, ossia il punto di partenza della cavità sul provino, da non confondere con il distacco di parti di cavitμa come nella cloud cavitation. Parkin e Kermeen in base a calcoli analitici sulla diffusione di aria all'interno dei nuclei di cavitazione nello strato limite e con considerazioni sperimentali (su un corpo assialsimetrico emisferico di 2 pollici di diametro) hanno stabilito che la diffusione convettiva di aria μe causa della crescita di tali nuclei stazionari nello strato limite. Viene proposto un'approccio analitico tramite un'equazione di convezione e diffusione. Si trovano dei tempi di crescita nello strato limite dell'ordine della decina di millisecondi con raggi iniziali di 10-3 cm e passando da 4000 a circa 10600 Pa e velocità da 9,2 a 15,2 m/s, con crescite da 3 a 5 volte. Importante risulta il trasporto, nella crescita della bolla, quando essa μe attaccata al corpo: esso avviene spesso in una zona dove la pressione μe maggiore di quella minima osservata sul corpo e della tensione di vapore e questo a causa di zone di bassa pressione dovute alla vorticità nello strato limite turbolento; i nuclei sarebbero stabilizzati sul corpo; la crescita esplosiva dopo che le bolle si sono staccate avverrebbe con uno stadio iniziale sempre vaporoso, anche se ciμo potrebbe essere dovuto anche alla forte turbolenza della regione di transizione dello strato limite, che incrementa la velocità di diffusione del gas; qualdo la cavità μe completamente sviluppata, la pressione a monte si incrementa e non vi μe piμu crescita di bolle individuali. Secondo l'Autore vi sono due origini per le bolle di cavitazione: i nuclei trasportati dalla corrente in arrivo e quelli presenti in microcricche del materiale, che crescono e poi si staccano. La separazione dello strato limite laminare su corpi lisci e la sua connessione con la posizione di innesco, assieme alla dipendenza funzionale di parametri come 3/4, L ed altri dalle variabili del problema, è affrontata da Arakeri. Viene presa in considerazione la separazione laminare dello strato limite e viene correlata con la posizione di separazione della cavità. Dopo una distinzione fra piena cavitazione (ovvero supercavitazione) quando un corpo o parte di esso μe avviluppato da una singola cavità, e cavitazione incipiente quando cominciano ad apparire piccole bolle discrete o areole riempite di vapore o gas, si μe cercato di correlare le caratteristiche del moto in condizioni di flusso libero con quelle in condizioni di cavitazione.