Kavitationszahl

Die Kavitationszahl ${\displaystyle \sigma }$ ist eine dimensionslose Kennzahl aus der Ähnlichkeitstheorie und wird zur Beschreibung von Fluiden in der Strömungsmechanik verwendet. Sie ist ähnlich aufgebaut wie die Euler-Zahl. Die Kavitationszahl gibt ein Maß dafür, wann das Fluid kavitiert. Ihre Definition lautet:

${\displaystyle \sigma ={\frac {p-p_{\text{v}}}{{\frac {1}{2}}\rho U^{2}}}}$

Physikalische Kennzahl
Name	Kavitationszahl
Formelzeichen	${\displaystyle \sigma }$
Dimension	dimensionslos
Definition	${\displaystyle \sigma ={\frac {p-p_{\text{v}}}{{\frac {1}{2}}\rho U^{2}}}}$
${\displaystyle \rho }$ Dichte des Fluids ${\displaystyle p}$ statischer Druck ${\displaystyle p_{\text{v}}}$ Dampfdruck ${\displaystyle U}$ Strömungsgeschwindigkeit

mit

• dem Druck ${\displaystyle p}$ in der ungestörten Strömung
• dem Dampfdruck ${\displaystyle p_{\text{v}}}$ des Fluids
• der Dichte ${\displaystyle \rho }$ des ungestörten Fluids
• der Strömungsgeschwindigkeit ${\displaystyle U}$.

Im Zähler s​teht die Druckdifferenz, d​ie beim theoretisch z​u erwartenden Einsetzen d​er Kavitation gleich n​ull wird. Der Nenner stellt d​en dynamischen Druck d​er Strömung dar.[1]

Wenn der Druck ${\displaystyle p}$ des Fluids soweit sinkt, dass er kleiner oder gleich dem Dampfdruck ${\displaystyle p_{\text{v}}}$ des Fluids ist, geht das Fluid in die Gasphase über – es kavitiert; bei ${\displaystyle \sigma \leq 0}$ tritt also theoretisch Kavitation auf. In realen Fluiden können Fremdpartikel und andere bei der Idealisierung nicht berücksichtigte Eigenschaften dazu führen, dass die Kavitation zu einem anderen Druck als ${\displaystyle p_{\text{v}}}$ verschoben wird.

Quellen

• A. Keller, R. Huber, Maßstabsgesetze bei Kavitation, TU München (Memento vom 20. November 2004 im Internet Archive)

Einzelnachweise

1. Heinz M. Hiersig (Hrsg.): Lexikon Ingenieurwissen-Grundlagen. Springer Verlag, 2013, ISBN 978-3-642-95765-9, S. 371 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).