Кавітація: погляд з усіх боків
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Якщо пустити у воду вуглекислий газ під тиском, вона стає приємною на смак і краще втамовує спрагу, це підтвердять всі власники домашніх сифонів і любителі «газування». Але ті ж крихітні бульбашки повітря можуть руйнувати і камінь, і метал, виникаючи в струменях води, що тече з великою швидкістю. Таке явище називається кавітацією.
І оскільки у багатьох гідроелектростанціях вода тече швидко під великим тиском, з кавітацією необхідно боротися. А щоб боротьба була успішною, це явище треба ретельно вивчити. Цим і займаються вчені, причому наступ на кавітацію ведеться широким фронтом.
Для того щоб розглянути пухирець уважно, усвідомити, як він виникає і розвивається, використовують надшвидкісний фотоапарат: за секунду він може зробити більше шестисот тисяч фотографій. Насправді він робить лише п’ятдесят-шістдесят із невеликими інтервалами. Крім того, знімки робляться через мікроскоп із збільшенням до тридцяти разів. Але в реальних умовах кавітаційні бульбашки поодинці не зустрічаються, а щоб сфотографувати груповий портрет, вирішили використати голографію. Цей метод дає можливість отримати об’ємне зображення експериментальної кювети або ділянки труби і таким чином вивчати розподіл бульбашок.
Голографія, звичайно, чудовий спосіб всебічно вивчити кавітацію, але не треба забувати, що це все-таки миттєвий знімок, а іноді необхідно знати зміну структури потоку з часом. Тут на допомогу приходять електричні методи дослідження: електропровідність потоку залежить від його насиченості бульбашками, і вимірюючи її, можна судити, як потік змінюється з часом. Ось таке комплексне дослідження дозволило дуже багато дізнатися про кавітацію: як залежить дія бульбашок від в’язкості рідини та форми того місця, де виникає кавітаційний потік, з якою силою впливають бульбашки на стінку і як вони до цієї стінки прикріплюються. А дізнавшись, як поводиться потік, можна набагато успішніше боротися з ним.
Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка
При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв'язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту pavelchaika1983@gmail.com або у Фейсбук.