Kavitationszahl

Die Kavitationszahl (Formelzeichen: σ) 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 Kavitionszahl gibt ein Maß dafür, wann das Fluid kavitiert. Die Definition der Kavitätszahl ist:

$\sigma=\frac{p-p_v}{\frac{1}{2}\rho U^2}$

mit

• der Dichte ρ des ungestörten Fluids
• dem Druck p in der ungestörten Strömung
• dem Dampfdruck des Fluids p_v und
• der Strömungsgeschwindigkeit U.

Der Nenner stellt den dynamischen Druck der Strömung dar (siehe Bernoulli-Gleichung) und beinhaltet daher den Faktor $\frac{1}{2}$. Im Zähler steht die Druckdifferenz, die quasi noch als Sicherheit bis zur Kavitation vorhanden ist.

Wenn der Druck p des Fluids soweit sinkt, dass er kleiner oder gleich dem Dampfdruck p_v des Fluides ist, geht das Fluid in die Gasphase über -- es kavitiert. Bei $\sigma \le 0$ 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 p_v verschoben wird.

Quellen

• Euler Zahl in der englischen Wikipedia
• A. Keller, R. Huber, Maßstabsgesetze bei Kavitation, TU München