1.1.2. La cavitation
1.1.2.1. Description du
phénomène
La cavitation est le phénomène par lequel il y a
formation de la vapeur au sein d'un liquide, lorsque la pression locale chute
en dessous de la pression de vapeur saturante du liquide
considéré.
C'est un problème crucial auquel s'affrontent
concepteurs et utilisateurs des machines hydrauliques.
En effet le développement du phénomène de
cavitation à l'entrée de l'aubage d'une machine hydraulique est
souvent à l'origine d'une érosion sévère qui peut
conduire à l'arrêt prématuré de la machine avec des
conséquences économiques considérables (arrêt de
production, frais de maintenance, etc.). La cavitation s'accompagne
également d'une chute de performance de la machine (hauteur
absorbée et rendement), d'une génération de vibrations de
la structure mécanique et d'une émission d'un bruit intense qui
peut gêner l'utilisateur et l'environnement.
1.1.2.2. Sortes de
cavitations
Nous distinguons principalement trois types de
cavitation :
a) Cavitation de Vortex
Ce type de cavitation est couramment rencontré dans les
hélices marines. Il est dû à la grande dépression
créée dans le coeur d'un tourbillon, c'est ce qui provoque la
vaporisation de l'eau dans cette zone.
b) Cavitation à
bulles séparées
Cette cavitation se manifeste sur un profil bidimensionnel
lorsque l'incidence de l'écoulement aux bords d'attaques est voisine de
l'incidence nulle. Les bulles de vapeurs subissent des expansions explosives
déclenchées dans les zones de dépressions puis elles
implosent dans les zones de compression. Les pulsations de ce type de
cavités sont à l'origine du bruit de cavitation dans les machines
hydrauliques.
La cavitation à bulle se produit principalement
à la sortie des aubes des turbines Francis sur les côtés
extrados ainsi que dans les pompes au voisinage du point de fonctionnement
optimum.
c) Cavitation par poche
attachée
La cavitation à poche, appelée aussi cavitation
du bord d'attaque ou cavitation d'entrée, se développe sur un
profil en incidence. Elle se caractérise par une poche de vapeur
attachée au bord d'attaque qui génère des cavités
transitoires. Ces cavités de vapeur sont entraînées par
l'écoulement et implosent dans la zone de compression, du
décollement de la couche limite laminaire sur une paroi.
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