Kawitacja – zjawisko fizyczne polegające na gwałtownej przemianie fazowej z fazy ciekłej w fazę gazową pod wpływem zmniejszenia ciśnienia. Jeżeli ciecz gwałtownie przyspiesza zgodnie z zasadą zachowania energii, ciśnienie statyczne cieczy musi zmaleć. Dzieje się tak np. w wąskim otworze przelotowym zaworu albo na powierzchni śruby napędowej statku. Kawitacja występuje wyłącznie w cieczach^[1].

Temperatura wrzenia cieczy zależy od jej ciśnienia i im ciśnienie to jest niższe, tym niższa temperatura wrzenia. Lokalny spadek ciśnienia statycznego prowadzić może do wrzenia cieczy i tworzenia się pęcherzyków gazu (łac. cavum = pusty). Kiedy ciecz opuści obszar szybkiego przepływu, ciśnienie statyczne ponownie rośnie. Pęcherzyki zapadają się, a często gwałtownie implodują, co wytwarza fale uderzeniowe.

Głównym czynnikiem wpływającym na występowanie kawitacji jest temperatura cieczy. Wpływ na zjawisko kawitacji w cieczy o danej temperaturze mają przede wszystkim jej prędkość, kształt powierzchni z jaką się kontaktuje, występowanie w cieczy zanieczyszczeń i inne.

Rejon objęty kawitacją jest obszarem burzliwego (turbulentnego) przepływu cieczy. Ruch taki charakteryzuje się wielką złożonością, zaś wystąpienie kawitacji dodatkowo utrudnia jego opis, ponieważ ciecz jako taka traci ciągłość i należy taki przepływ opisywać jako przepływ wielofazowy (to znaczy taki, w którym bierze udział wiele faz jednej substancji: np. wody w fazie ciekłej i gazowej, oraz następują przemiany termodynamiczne).

Kawitacja jest gwałtownym i najczęściej bardzo niepożądanym zjawiskiem. Lokalne nagłe zmiany ciśnienia mogą przekraczać ciśnienie cieczy nawet kilkusetkrotnie, a powstające uderzenia są tak silne, iż mogą zniszczyć niemal dowolny materiał.

Powstające podczas implozji bąbelków gazu fale uderzeniowe powodują mikrouszkodzenia śrub okrętowych, łopat turbin, zaworów i innych elementów i znacząco skracają czas ich eksploatacji.

Kawitacja jest jednym z głównych źródeł hałasu, co stanowi szczególny problem na przykład na okrętach podwodnych, czy w instalacjach pracujących pod wysokim ciśnieniem. Współcześnie coraz częstszą uciążliwością staje się też kawitacja występująca w tunelach sterów strumieniowych, zamontowanych na małych statkach specjalistycznych wykorzystujących tzw. DP (system dynamicznego pozycjonowania) oraz na statkach pasażerskich wyposażonych w takie stery, w celu uzyskania dużej manewrowości w ciasnej zabudowie portowej.

Kawitacja może mieć jednak także użyteczne zastosowania, takie jak produkcja emulsji, czyszczenie powierzchni, pompa kawitacyjna.

Aktualnie^[kiedy?] prowadzone są badania nad torpedą superkawitacyjną. Dzięki umieszczeniu na przodzie torpedy odpowiednio ukształtowanego stożka lub tzw. śmigła kawitacyjnego, następuje zjawisko superkawitacji. Dzięki temu torpeda de facto porusza się nie w otoczeniu cieczy, lecz gazu, co znacznie zmniejsza opór ośrodka i teoretycznie pozwala jej osiągnąć prędkości zbliżone do prędkości rozchodzenia się dźwięku w powietrzu.

Kawitacja występuje także podczas intensywnego podgrzewania cieczy i to ona jest odpowiedzialna za syczenie wody podczas jej podgrzewania.

Podział zjawiska kawitacji według kształtu obłoku kawitacyjnego pojawiającego się za opływanym ciałem:

• wędrująca kawitacja pęcherzykowa – pęcherzyki przesuwają się wzdłuż przedmiotu opływanego i stają się widoczne w pobliżu obszaru o najmniejszym ciśnieniu,
• kawitacja pęcherzykowa w warstwie ścinania – pęcherzyki narastają na powierzchni przedmiotu i następnie są zrywane przez przepływ,
• kawitacja pasmowa przyłączona – obszar kawitacji to kawerna z gładką powierzchnią wypełnioną jednorodną mieszaniną parowo-gazową:
  • miejscowa kawitacja przyłączona
  • miejscowa kawitacja pęcherzykowa
  • kawitacja wirowa.

W Polsce tunel kawitacyjny posiada Centrum Techniki Okrętowej S.A. z siedzibą w Gdańsku^[2].

Istnieją cztery zasadnicze rodzaje kawitacji, które mogą wystąpić w turbinach wodnych^[3]:

• kawitacja powierzchniowa – zjawisko kawitacji powstające w przestrzeniach przylegających do omywanych powierzchni elementów turbiny,
• kawitacja przestrzenna – zjawisko kawitacji powstające w przestrzeni wodnej w pewnym oddaleniu od omywanych powierzchni elementów turbiny,
• kawitacja osiowa – zjawisko kawitacji przestrzennej powstające w osi rury ssącej, zazwyczaj przy spływie wody z opływki wirnika,
• kawitacja szczelinowa – zjawisko kawitacji powstające w otoczeniu szczelin między ruchomymi i nieruchomymi elementami turbiny.

• superkawitacja
• peeling kawitacyjny