Kavitationszahl

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

Die Kavitationszahl $\sigma$ 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:

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

mit

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

Im Zähler steht die Druckdifferenz, die beim theoretisch zu erwartenden Einsetzen der Kavitation gleich null wird. Der Nenner stellt den dynamischen Druck der Strömung dar.

Wenn der Druck $p$ des Fluids soweit sinkt, dass er kleiner oder gleich dem Dampfdruck $p_{\text{v}}$ des Fluids ist, geht das Fluid in die Gasphase über – es kavitiert; bei $\sigma \leq 0$ 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 $p_{\text{v}}$ verschoben wird.

Quellen

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