La cavitazione è un fenomeno dove cavità di vapore, che sono piccole zone per lo più prive di liquidi note come bolle o vuoti, vengono generate in un liquido a causa dello squilibrio tra le forze dinamiche locali. In genere ciò si verifica quando un liquido viene sottoposto a rapidi cambiamenti di pressione in condizioni isotermiche. Ad esempio, se la pressione scende al di sotto di una determinata soglia (pressione del vapore di saturazione), il liquido può rompersi e formare delle cavità vaporose. Se, invece, le bolle di vapore vengono sottoposte a una pressione superiore alla pressione di soglia i vuoti possono implodere (ovvero, le bolle collassare) e generare intense onde d'urto.

Per un flusso liquido, la tendenza a cavitare è caratterizzata dal numero di cavitazione, fornito di seguito.

equazione 2.157

dove p è il valore assoluto della pressione di riferimento di flusso, ad esempio la pressione in entrata; pv è la pressione del vapore di saturazione, che è una proprietà del materiale dipendente dalla temperatura e dalla pressione; il denominatore rappresenta la prevalenza dinamica del flusso in cui ρl è la densità del liquido e U∞ è la velocità a flusso libero. Pertanto, l'equazione 2.157 indica che quando il numero di cavitazione diminuisce, il flusso di un liquido ha più probabilità di tendere alla cavitazione.

Flussi di cavitazione stabili e instabili possono verificarsi in molti sistemi di ingegneria dei fluidi come iniettori di carburante, pompe per liquidi, propulsori, turbine, aliscafi, cuscinetti idrostatici e valvole a cuore bio. I flussi di cavitazione costanti e instabili possono verificarsi in più sistemi di progettazione fluidi come gli iniettori di combustibile, le liquide pompe, le eliche, le ventole, gli aliscafi, i cuscinetti idrostatici e valvole cardiache. La cavitazione è spesso un evento non desiderato. Può provocare una riduzione significativa delle prestazioni, come dimostrato dalla riduzione della portata nell'unità di tempo, dal sollevamento della testa inferiore nelle pompe, dall'asimmetria di carico, dalla vibrazione e dal rumore. La cavitazione può provocare anche danni fisici a un dispositivo a causa dell'impatto delle bolle sulle superfici, impatto che può influire sull'integrità strutturale. Per ridurre al minimo la cavitazione o tenere conto della sua presenza, è necessario considerare l'esistenza, l'estensione e il comportamento della cavitazione durante le fasi iniziali della progettazione. Pertanto, è fondamentale per la fluidodinamica computazionale (CFA) fornire una capacità di modellazione accurata e affidabile della cavitazione. Creo Flow Analysis fornisce un modulo di cavitazione completo con strumenti personalizzati (maschere) per la simulazione dei flussi di cavitazione che si verificano in una vasta gamma di sistemi di fluidi.

In questa sezione vengono descritti la teoria di modellazione e i modelli di cavitazione utilizzati in Creo Flow Analysis. Sono anche descritti in dettaglio i parametri e le impostazioni del modello, il workflow e le quantità di postelaborazione. Poiché la cavitazione è un processo di cambiamento di fase termico tra liquido e vapore, viene modellata come trasferimento di massa dell'interfaccia in flussi multifase. In Creo Flow Analysis, tuttavia, la cavitazione è modellata in maniera indipendente dal modulo Multiphase. Per accedere a questo modulo, attenetevi alla procedura descritta di seguito.

Per una descrizione dei termini nel modulo Cavitazione (Cavitation), vedere gli argomenti elencati di seguito.