什麽是螺旋槳推進器最懼怕的空穴現象?

在水中讓翼狀的物體運作時,會發生空穴現象(Cavitation),這是流動液體之中的壓力差,讓「氣泡」在短時間内出現與消滅的現象。這個氣泡也被稱爲蝕洞(Cavity)。在翼面發生的氣泡會打亂周圍的水流,讓它所能得到的升力減少。

而更加棘手的,是氣泡消滅時會產生足以腐蝕翼面的力量。這個現象稱為「壞蝕」。這種空穴現象,會發生在螺旋槳的各個葉片前端。

空穴現象不只會讓螺旋槳的推力降低,還會造成劇烈的振動。有些甚至會在螺旋槳表面造成侵蝕(Erosion)。因此在設計船隻用的螺旋槳時,會詳細測試是否會發生空穴現象,如果會的話又是什麽程度。

進行詳細測驗時,會在水槽内以螺旋槳的模型實際進行實驗。這個水槽稱爲「空穴實驗水筒」(Cavitation Tunnel)。在有水流動的水槽中轉動螺旋槳的模型,觀察螺旋槳運作時的力道與周圍的水流。不過要觀察水流並不是件容易的事。

爲了觀察透明的水流,研究人員會將粒子流入水中,照射鐳射光並拍攝照片,像這樣讓流體成爲可以用肉眼觀察的狀態,稱爲「流體的可視化」。在研究空穴現象時,也會用同樣的手法來進行觀察。