ویکی‌جزوه/دانشکده:فنی و مهندسی/مکانیک سیالات/کاویتاسیون
هرگاه دمای مایع، در فشار ثابت افزایش و یا فشار آن در دمای ثابت، کاهش یابد، در نهایت حالت مایع شروع به تغییر کرده و حبابهای پر شده از بخار آب و یا گاز تولید می‌گردند. این حبابها را می‌توان به عنوان فضاهای خالی در مایع در نظر گرفت (در زبان انگلیسی کاویتی Cavity نام دارند).
بنابراین هم به وسیله افزایش دما در فشار ثابت و هم کاهش فشار دینامیکی در دمای ثابت، حباب در مایع به وجود می‌آید. نخستین روش جوشیدن (Boiling) و دومین روش کاویتاسیون (cavitation) نام دارد.
کاویتاسیون
ویرایشکاویتاسیون (cavitation) یکی از پدیده‌های مخرب هیدرودینامیکی در جریانهای تحت فشار ناپایدار است که بروز آن می‌تواند موجب خسارات گوناگون در بعضی از سیستم های هیدرولیکی نظیر خطوط انتقال آب و نفت و شبکه های توزیع سیستم های پمپاژ شود.
کاویتاسیون پدیده‌ای است که در سرعت های بالا باعث خرابی وایجاد گودال میگردد. گاهی در یک سیستم هیدرولیکی به علت بالا رفتن سرعت فشار منطقه‌ای پایین می‌آید و ممکن است این فشار به حدی پایین بیاید که برابر فشار سیال در آن شرایط باشد و یا در طول سرریز یا حوضچه خلازایی در اثر وجود ناصافیها و ناهمواری پره‌ها خطوط جریان از بستر خود جذا شده و بر اثر این جداشدگی فشار موضعی در منطقه جداشدگی کاهش یافته و به فشار سیال برسد.
بر اثر این جداشدگی فشار موضعی در منطقه جداشدگی کاهش یافته و ممکن است که به فشار بخار سیال (فشار بخار فشاری است که در آن مایع شروع به جوشیدن کرده و با بخار خود به حالت تعادل می‌رسد) برسد. در این صورت بر اثر این دو عامل بلافاصله مایعی که در آن قسمت از مایع در جریان است به حالت جوشش درآمده و سیال به بخار تبدیل شده و حبابهایی از بخار به وجود می‌آید.
این حبابها پس از طی مسیر کوتاهی به منطقه‌ای با فشار بیشتر رسیده و منفجر می‌شود و تولید سر و صدا می‌کند و امواج ضربه‌ای ایجاد می‌کند و به مرز بین سیال و سازه ضربه زده و پس از مدت کوتاهی روی مرز جامد ایجاد فرسایش و خوردگی می‌کند .(corrotion(تبدیل مجدد حبابها به مایع و فشار ناشی از انفجار آن گاهی به ۱۰۰۰ مگا پاسکال می‌رسد. از آنجایی که سطوح تماس این حبابها با بستر سرریز بسیار کوچک می‌باشند، نیروی فوق‌العاده زیادی در اثر این انفجارها به بسترهای سرریزها و حوضچه‌های آرامش وارد می‌شود. این عمل در یک مدت کوتاه و با تکرار زیاد انجام می‌شود که باعث خوردگی بستر سرریز می‌شود و به تدریج این خوردگی‌ها تبدیل به حفره‌های بزرگ می‌شوند. این مرحله را: Cavitation erosion or cavitation pitting می‌نامند. در سرریزهای بلند چون سرعت سیال فوق‌العاده زیاد می‌باشد، در نتیجه ناصافی‌های حتی در حد چند میلیمتر هم می‌تواند باعث ایجاد جداشدگی جریان شود. هر نوع روزنه با برآمدگی تعویض ناگهانی سطح مقطع هم می‌تواند باعث جدایی خطوط جریان شود. این پدیده معمولاً در پایه‌های دریچه‌ها بر روی سرریز ها، در قسمت زیر دریچه‌های کشویی و انتهای شوتها رخ دهد. شرایطی که موجب کاویتاسیون میگردد اغلب در جریانهای با سرعت بالا پدید می آید. بطور مثال سطح آبروی سریز که ۴۰ تا ۵۰ متر پایین‌تر از سطح تراز آب مخزن می‌باشد بطور حاد در معرض خطر کاویتاسیون قرار دارد. پدیده کاویتاسیون در جریانات فوق آشفته در پرش هیدرولیکی در مکان‌هایی مثل حوضچه‌های خلاءزایی مشکلات فراوانی ایجاد می‌کند. صدمه کاویتاسیون به سازه‌های طراحی شده برای سرعتهای بالا و در سدهای بلند و سرریزهای بزرگ یک مشکل دائمی است.
شاید برای برخی سوال باشد که تفاوت کاویتاسیون با فرایند تبخیر چیست، این تفاوت رامی توان از تعاریفی که از هر یک از آنها می‌شود جستجو کرد. تبخیر به صورت زیر بیان می‌شود:اگر تبدیل مایع به گاز ناشی از افزایش دما باشد آن را تبخیر می گویند در حالی که تعریف تحت لفظی کاویتاسیون در زیر آمده است:
اگر تبدیل مایع به گاز ناشی از کاهش فشار باشد (فشار سیال از فشار بخار کمتر گردد) کاویتاسیون رخ می‌دهد.
انواع کاویتاسیون ( حفره زایی )
ویرایش1. حفره زایی حبابی
2. حفره زایی پره
3. حفره زایی بن پروانه
4. حفره زایی ابری
5. حفره زایی محفطه ی پروانه
6. حفره زایی نوک گردابه
7. حفره زایی میانه گردابه
فاکتورهای مؤثر در پدیده کاویتاسیون
ویرایشدر طی حداقل ۲۰ سال تجربه و بررسی عملکرد سرریزها (شامل مدل و آزمایش بر روی پروتوتیپ) این طور نتیجه‌گیری شده که کاویتاسیون در اثر عملکرد مجموعه‌ای از عوامل و شرایط است. معمولاً یک عامل به تنهایی برای ایجاد مسئله کاویتاسیون کافی نیست ولی ترکیبی از عوامل هندسی و هیدرودینامیکی و فاکتورهای وابسته دیگر ممکن است منجر به خسارت کاویتاسیون گردد. از مهمترین عواملی که ممکن است در این زمینه دخیل باشند می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱. عوامل هندسی: که شامل موارد زیر می‌شود.
ناهمواریهای سطحی سرریز، خصوصا برآمدگی‌ها و فرورفتگی‌های موضعی
- شکاف‌های دریچه‌های کشویی و پایه‌های دریچه‌های قطاعی
- ستون‌ها piers
- درزهای ساختمانی
- جدا کننده جریان ودفلکتورها Flow splitter & deflector
- دهانه مجاری و لوله Ports of ducts & pipe
- تغییر در شکل عبور جریان Change of water passage shape
- انحنا یا انحراف در مسیر جریان در آبراهه Misalignment of conduit
۲. عوامل هیدرودینامیکی:
- دبی مخصوص
- سرعت جریان
- عملکرد دریچه
- توسعه لایه مرزی
۳. عوامل متفرقه:
- انتقال حرارت در طی فرو ریختن
- درجه حرارت آب
- تعداد و اندازه حبابهای درون آب Diffusion of air
- پراکندگی هوا
یکی از مثال‌های بارز و خطرناک کاویتاسیون در پره‌های توربین دیده می‌شود و به راحتی می‌تواند باعث تخریب پره گردد. از دیگر مثال‌ها برای این پدیده می‌توان به کاویتاسیون در پروانهٔ کشتی‌ها اشاره کرد.
مهمترين آثار کاويتاسيون
ویرایشمهمترين آثار کاويتاسيون عبارتند از :
ايجاد تغيرات در هيدرو ديناميک سيال، صدمه به سطوح مرزی بين جامد و سيال، و ايجاد ارتعاش.
اين آثار محدوديت‌های قابل توجه‌ای را در طراحی و ساخت وسايل و تجهيزات هيدروديناميکی و هيدروليکی به وجود می آورند. کاويتاسيون را می توان در توربين ، پمپ ، نازل ، پروانه ، ياتاقان ، افشانه ، چرخ دنده ، سد ، کانال ، سازه های دريايی و... مشاهده نمود.
در سيستم های هيدرو ديناميکی و هيدروليکی ، جريان‌های همراه با کاويتاسيون ، از نوع توربولانس ( Turbulance ) است و ديناميک آن در اندرکنش بين فاز مايع و گاز ، پيچيده بوده و به شرايط سياليت ( فشار ، سرعت ، چگالی ، ويسکوزيته ) و هندسه سطوح مرزی بين جامد ـ مايع بستگی دارد.
۱. تغييرات هيدرو ديناميکی: کاويتاسيون پيوستگی الگوی حرکت سيال را مختل ميکند ، زيرا حباب باعث جابجايی سيال شده و اندرکنش ديناميکی بين سيال و مرزهای آن را دچار آشفتگی می نمايد .اين مسئله باعث ايجاد مقاومت در مقابل حرکت سيال ميگردد . به عنوان مثال کاويتاسيون در پروانه کشتی ، توربين و پمپ ها توان خروجی و بازدهی را کاهش ميدهد .
۲. صدمات حاصل از کاويتاسيون: در علوم دريايی، آثار مخرب کاويتاسيون بيشتر مورد توجه بوده است. کاويتاسيون باعث جدا شدن ذرات ماده از سطوح مرزی بين جامد و مايع می گردد و در نتيجه فرسايش و خوردگی شديد در هرگونه سطح در تماس با مايع، بوجود می آيد. حبابهای حاصل از کاويتاسيون ناپايدار می باشند و ايجاد و انبساط آنها بستگی به کاهش فشار مايع دارند، ليکن به محض اينکه فشار سيال افزايش يابد، اين حبابها با سرعت زياد منقبض شده و دچار فروپاشی می گردند و در نتيجه امواج شوک نيرومند در سيال ايجاد می شوند. اين امواج ذراتی از فلز را از هرگونه سازه‌ای که در تماس با مايع قرار دارد ، جدا کرده و باعث خوردگی و فرسايش آن می شوند و در نتيجه با گذشت زمان، سطوح مرزی تخريب مي‌گردند.
۳. ارتعاش و صدا: ارتعاش و سرو صدا از ديگر آثار کاويتاسيون هستند. در اثر افزايش فشار و فروپاشی حباب های حاصل از کاويتاسيون ، امواج شوک باعث ايجاد غرش می گردند. انرژی آزاد شده ارتعاش شديد محيط را در پی دارد. اين مسئله به ويژه در نيروی دريايی از اهميت بيشتری برخوردار است زيرا ردگيری شناور خودی توسط دشمن آسان تر ميگردد .از آنجائيکه کاويتاسيون پديده ای ناپايدار بوده و نيروهای نوسانی در آن دخالت دارند، چنانچه يکی از مؤلفه های فرکانسی اين نوسانات با فرکانس طبيعی، بخشی يا همه يک ابزار هيدروديناميکی برابر گردد، آنگاه به علت رزونانس، ارتعاش تشديدی بوجود می‌آيد.
هد خالص مثبت مکش (NPSH)
ویرایش
جهت کنترل پدیده کاویتاسیون و برقراری شرایط عدم وجود کاویتاسیون از پارامتری به نام NPSH استفاده می‌شود. منظور از این پارامتر، هد خالص مثبت مکش می باشد. به جای این که نقطه حداقل فشار در داخل پروانه بررسی شود، مقدار هد خالص در قبل از پمپ بررسی می گردد و کارخانه سازنده پیش‌بینی لازم برای افت از ورود پمپ تا نقطه حداقل فشار در داخل پروانه را انجام می دهد.
کاویتاسیون در لوله‌های U شکل
ویرایشطبق شکل روبرو فرض می‌کنیم ظرفی داریم که حول محور خود با سرعت زاویه‌ای مشخص می‌چرخد. طبق مفاهیم چرخش لوله‌های U شکل، در لوله‌ها باید خط سهمی شکل در جریانها ایجاد شود ولی در این لوله که یک سر آن بسته است؛ در سمت چپ لوله مایع نمی‌تواند بیاید پایین چون جای مایع چیزی نیست که پر بشود و خلا هم نمی‌تواند ایجاد شود. بنابراین آب در سمت چپ پایین نمی‌آید و چون در سمت چپ پایین نمی‌آید، بنابراین سمت راست بالا نمی‌رود. اما اگر سرعت زاویه‌ای آن قدر زیاد شود که فشار ایجاد شده در نوک بالای سمت چپ به فشار بخار می‌رسد، در آن نقطه تبخیر رخ می‌دهد که در واقع فرایند کاویتاسیون رخ می‌دهد.
سوپر کاویتاسیون
ویرایشپدیده فیزیکی سوپرکاویتاسیون این امکان را فراهم می‌سازد تا یک شناور زیر سطحی در هاله‌ای از یک حباب بزرگ قرار گیرد به گونه‌ای که به جای تماس با آب، که نیروی پسا (Drag) زیادی را تولید می‌کند، تنها با بخار آب در تماس باشد و بدین گونه اصطکاک به میزان بسیار زیادی کاهش می‌یابد و در نتیجه شناور راحت تر و با سرعت بالاتر حرکت می‌کند.
کاویتاسیون چیست و راههای جلوگیری از کاویتاسیون
ویرایشاین پدیده یکی از خطرناک‌ترین حالت‌هایی است که ممکن است برای یک پمپ به وجود آید. آب یا هر مایع دیگری در هر درجه حرارتی به ازای فشار معینی تبخیر می‌شود. هرگاه در حین جریان مایع در داخل چرخ یک پمپ فشار مایع در نقطه‌ای از فشار تبخیر مایع در درجه حرارت مربوطه کمتر شود حبابهای بخار یا گاز در فار مایع به وجود می‌آیند و به همراه مایع به نقطه‌ای دیگر با فشار بالاتر حرکت می‌نمایند. اگر در محل جدید فشار مایع به اندازهٔ کافی زیاد باشد حبابهای بخار در این محل تقطیر شده و در نتیجه ذراتی از مایع‌از مسیر اصلی خود منحرف شده و با سرعتهای فوق‌العاده زیاد به اطراف واز جمله پره‌ها برخورد می‌نمایند. در چنین مکانی بسته به شدت برخورد سطح پره‌ها خورده شده و متخلخل میگردد. این پدیده مخرب در پمپ‌ها را کاویتاسیون می‌نامند.
پدیده کاویتاسیون برای پمپ بسیار خطرناک بوده و ممکن است پس از مدت کوتاهی پره‌های پمپ را از بین ببرد. بنابر این باید از وجود چنین پدیده‌ای در پمپ جلوگیری کرد.
کاویتاسیون همواره با صداهای منقطع شروع شده وسپس در صورت ادامه کاهش فشار در دهانه ورودی پمپ بر شدت این صداها افزوده میگردد. صدای کاویتاسیون مخصوص ومشخص بوده و شبیه برخورد گلوله‌هایی به سطح فلزی است. همزمان با تولید این صدا پمپ نیز به ارتعاش در می‌آید. در انتها این صداهای منقطع به صداهایی شدید ودائم تبدیل میگردد و در همین حال نیز راندمان پمپ به شدت کاهش میابد. این پدیده در سرعتهای بالا باعث خرابی و ایجاد گودال میگردد.
گاهی در یک سیستم هیدرولیکی به علت بالا رفتن سرعت، فشار منطقه‌ای پائین می‌آید و ممکن است این فشار به حدی پائین بیاید که برابر فشار سیال در آن شرایط باشد و یا در طول سرریز یا حوضچه خلاءزایی در اثر وجود ناصافیها و یا ناهمواریهای کف سرریز خطوط جریان از بستر خود جدا شده و بر اثر این جداشدگی فشار موضعی در منطقه جداشدگی کاهش یافته و ممکن است که به فشار بخار سیال برسد. در این صورت بر اثر این دو عامل بلافاصله مایعی که در آن قسمت از مایع در جریان است به حالت جوشش درامده و سیال به بخار تبدیل شده و حبابهایی از بخار بوجود میاید. این حبابها پس از طی مسیر کوتاهی به منطقه‌ای با فشار بیشتر رسیده و منفجر می‌شود و تولید سر وصدا می‌کند و امواج ضربه‌ای ایجاد می‌کند و به مرز بین سیال و سازه ضربه زده و پس از مدت کوتاهی روی مرز جامد ایجاد فرسایش و خوردگی می‌کند. تبدیل مجدد حبابها به مایع و فشار ناشی از انفجار آن گاهی به ۱۰۰۰ مگا پاسکال می‌رسد.
انواع کاویتاسیون که ممکن است در پمپ‌ها اتفاق بیافتد
ویرایشکاویتاسیون تبخیری (نارسایی NPSHa)
ویرایششایعترین نوع کاویتاسیون می‌باشد و حدود ۷۰٪ از کاویتاسیون‌ها را در بر می‌گیرد. برای جلوگیری از این نوع کاویتاسیون، مقدار NPSHa در سیستم باید از مقدار NPSHr (حداقل انرژی مورد نیاز پمپ که توسط کارخانه سازنده توسط منحنی‌هایی به همراه کاتالوگ پمپ ارائه میگردد) بیشتر باشد. برای جلوگیری از صدمات ناشی از این نوع کاویتاسیون، راهکارهای زیر پیشنهاد میگردد:
۱- کاهش دما که مقدار هد ناشی از فشار بخار سیال را کاهش دهد، هرچه دما کمتر باشد در نتیجه فشار اشباع متناظر به آن کمتر خواهد شد و در نتیجه احتمال کمتر شدن این فشار نسبت به فشار داخل پمپ افزایش می‌یابد. بنابراین وقتی خواستید که سیال با دمای بالا را پمپ کنید بسیار باید به این نوع کاویتاسیون دقت کنید.
۲- افزایش تراز مایع در مخزن مکش که مقدار هد استاتیکی را افزایش می‌دهد.
۳- بهبود و اصلاح پمپ شامل موارد زیر:
- کاهش سرعت که مقدار Hf(هد ناشی از افت) را کاهش می‌دهد.
- افزایش قطر چشمه پره
- بکار بردن دو پمپ کوچکتر بصورت موازی که موجب کاهش افد هد می‌شود.
NPSH=(P_atm-P_v)/γ – z - h_L
P_v= فشار بخار مایع
P_atm= فشار هوا
z= ارتفاع مکش
h_L= مجموع افت های درونی سیستم
در این شرایط مایع مجبور می‌شود از ناحیه پر فشار پمپ به طرف ناحیه کم فشار آن در عرض پره بازگردش کند. وقتی در قسمت مکش یا تخلیه جریان گردابی ایجاد می‌شود که ناشی از سرعت بالای سیال می‌باشد جریان سیال برعکس شده و در خلاف جریان حرکت جریان عادی سیال باز گردش می‌کند.
باز گردش سیال باعث می‌شود که قطر مفید عبور سیال در قسمت مکش و تخلیه کاهش یابد و باعث کاهش فشار سیال گردد (مطابق اصل برنولی). با کاهش فشار و رسیدن فشار به فشار بخار سیال پدیده کاویتاسیون ایجاد می‌شود.
این نوع کاویتاسیون به دو حالت اتفاق می‌افتد:
اول اینکه مایع داخل محفظه پمپ با سرعت موتور باز گردش کرده و یکباره حرارتش افزایش پیدا کرده و فوق گرم می‌شود.
دوم وقتی که سیال مجبور می‌شود که از میان آب بندها و درزهای بین قطعات به سرعت عبور کند در این حالت حرارت بالا باعث تبخیر مایع خواهد شد.
صدمات ناشی از کاویتاسیون در پمپ‌های باز بیشتر در لبه تیغه‌های ایمپلر سمت چشم پره و در نوک تیغه‌ها تا قطر خارجی ایمپلر اتفاق می‌افتد. در پمپ‌های با ایمپلر بسته این صدمات روی نوارهای سایشی بین پرهو بدنه محفظه ایجاد می‌شود.
برای بهبود و تصحیح شرایط در حالت ایمپلر باز باید ایمپلر را به گونه‌ای تنظیم کرد که تلرانس بین تیغه‌ها و محفظه دقیقا تصحیح شود. در پمپ‌های پره بسته امکان تصحیح شرایط نیست اما لازم است جریان محصور شده در قسمت تخلیه پمپ آزاد شود.
فضای آزاد بین نوک پره و زبانه باید معادل ۴٪ قطر پره باشد. صدمات ناشی از این نوع کاویتاسیون بیشتر در نوک تیغه‌های خارجی پره و پشت زبانه، روی دیواره محفظه داخلی دیده می‌شود.
مثال
یک پمپ گریز از مرکز با دبیm^3/s 0.0137 آب را با دمای ℃ 27 پمپ می کند. مقدار NPSH R پمپ طبق کاتالوگ کارخانه سازنده 4.57 می باشد. حداکثر عمق مکش را بدست آورید. قطر لوله مکش m 0.1 و فشار بخار اشباع در دمای ℃ 27 برابر با pa 3430 است.
NPSH A = (P_atm- P_v)/γ – z - h_L = NPSH R = 4.57
h_L= k V^2/2g = 20 . 1.75/(2*9.81) = 3.1
V= Q/A= 1.75 m/s
4.57= 3.1 - 9810/ 3430 - 101300 + z-
z=2.32
کاویتاسیون از نوع مکش
ویرایشمکش هوا می‌تواند به اشکال مختلف در لوله‌ها و نقاط دیگر پمپ اتفاق بی افتد. مثلا در صورت ایجاد خلا در پمپف هوا می‌تواند به درون لوله‌ها وارد شود. یکی از این نمونه‌ها پمپ بالاکش (Lift pump) می‌باشد. هوا از راههای زیر می‌تواند وارد پمپ شود.
۱- آببند شفت پمپ
۲- آببند ساق متصل به صفحه شیر در لوله مکش
۳- رینگ‌های اتصالی لوله مکش
۴- واشرهای آب بند صفحه فلنج در اتصالات لوله
۵- ارینگ‌ها و اتصالات پیچی در قسمت مکش
۶- ارینگ‌ها و آب بندهای ثانویه در آب بندهای تک
۷- سطوح آب بندهای مکانیکی تک
۸- از طریق حبابها و حفره‌های هوا در لوله مکش
۹- از طریق مایعات کف کننده
راههای جلوگیری از کاویتاسیون نوع مکش هوا:
۱- آب بندی و بستن تمام سطوح، صفحات فلنج‌ها و واشرها
۲- درزبندی و بستن رینگ‌های آب بند و آببندهای ساقه متصل به صفحه شیر در لوله مکش
۳- نگه داشتن سرعت سیال به میزان ۸ فوت بر ثانیه (با افزایش قطر لوله)
۴- استفاده از آب بندهای مکانیکی دوبل
عدد کاویتاسیون
ویرایش
جریانهای کاویتاسیونی بوسیله پارامتر تشابه که به عدد کاویتاسیون معروف است توصیف می‌شوند.
: فشار مطلق محلی (فشار جریان آزاد)
: سرعت جریان محلی (سرعت جریان آزاد)
: چگالی مایع
: فشار داخل و سطح ناحیه کاویتی که فقط در صورتی با فشار بخار اشباع مایع برابر است که همه گازها از مایع و کاویتی جدا شده باشند. کشش سطحی و سایر فاکتورها، از قبیل وجود گرادیان دما، ممکن است باعث شوند که با برابر نشود.
شایان ذکر است که عدد کاویتاسیون با استفاده از پارامترهای دینامیکی تعریف می‌شود و پارامترهای هندسی سیستم در تعریف آن دخالت ندارند. هم چنین در یک جریان غیر کاویتاسیون این پارامتر بی بعد نمی‌تواند به عنوان یک پارامتر تشابه قلمداد شود، زیرا اختلاف بین و اهمیت فیریکی برای جریان واقعی ندارد. عدد کاویتاسیون، تنها در شروع کاویتاسیون یک پارامتر تشابه است.
پارامتر برای اندازه‌گیری کاویتاسیون بکار می‌رود. انواع مختلف پارامترهای هیدرودینامیکی مانند ضریب دراگ و لیفت، ضریب پشتاور و راندمان، وقتی که تشابه هندسی درست بین مدل و نمونه اولیه برقرار باشد توابع منحصز بفردی از هستند. به طور کلی اگر از یک مقدار بحرانی بالاتر باشد این پارامترها مستقل از هستند. این مقدار بحرانی عدد کاویتاسیون اولیه است. بطور کلی اگر باشد، اثر کاویتاسیون وجود ندارد. وقتی باشد اثرات کاویتاسیون ظاهر می‌شوند. عدد کاویتاسیون مقاومت جریان در مقابل کاویتاسیون را اندازه‌گیری می‌کند. هر چقدر عدد کاویتاسیون بیشتر باشد، احتمال وقوع کاویتاسیون کمتر است و برعکس. اگر کاویتاسیون در حال اتفاق افتادن باشد، کاهش عدد کاویتاسیون (بوسیله کاهش فشار استاتیک یا افزایش سرعت) وسعت کاویتاسیون رابیشتر می‌کند. افزایش ممکن است کاویتاسیون را از بین ببرد.
اثرات عدد کاویتاسیون بر روند شکل گیری پدیده کاویتاسیون و مراحل شکل گیری پدیده کاویتاسیون می‌تواند برای ارتباط دادن شرایط جریان به امکان وقوع کاویتاسیون و نیز نشان دادن درجات مختلف کاویتاسون به کار رود. برای مشاهده اثرات عدد کاویتاسیون بر روند شکل گیری پدیده کاویتاسیونی به مثال خاصی در این زمینه می‌پردازیم و می‌خواهیم ببینیم در عمل چه اتفاقی خواهد افتاد.
زمانی که سرعت جریان را افزایش می‌دهیم در حالیکه و ثابت باشند، با توجه به فرمول عدد کاویتاسیون می‌بینیم که در واقع سرعت معادل کاهش می‌باشد. در ایم مثال جریان آب گذرنده از روی سیلندری را درنظر می‌گیریم. برای در دمای معمولی هیچ اثری از حبابهای بخار نیست. به محض اینکه مقدار به زیر کاهش می بابدحبابهای ریزی در نقطه‌ای مانند نقطه نزدیک سطح سیلندر شروع به شکل گیری می‌کنند. سپس این حبابها به سمت داخل حرکت کرده و به پایین دست جریان منتقل می‌شوند. این پدیده که شروع کاویتاسیون نامیده می‌شود خیلی شبیه به جوشش هسته دار ( ) می‌باشد. عدد کاویتاسیونی که در این اتفاق رخمی می‌دهد عدد کاویتاسیون اولیه نامیده می‌شود. از آنجا که اندازه‌گیری فشار این حبابها در این موقعیت تقریبا غیر ممکن است بنابراین برای توصیف کاویتاسیون ابتدایی فشار داخل ناحیه کاویتی( ) همیشه برابر با فشار بخار اشباع مایع( ) در نظر گرفته می‌شود، چه گازهای حل نشده در مایع حضور داشته باشد و چه حضور نداشته باشد، وقتی این حبابهای تشکیل یافته به نواحی با فشار بالا منتقل می‌شوند به طور ناگهانی و سریعا متلاشی می‌گردند که باعث آسیب دیدن و ساییدگی جسم در نواحی متلاشی شدن می‌شوند.
با کاهش زیادتر این حبابها تمام ناحیه را پر می‌کنند و ناحیه پشت استوانه به صورت ناحیه‌ای پر شده از کف سفید قابل مشاهده می‌شود. این مرحله کاویتاسیون جزیی نامیده می‌شود و یک مرحله میانی است.
با پایین آوردن مشاهده می‌شود که حبابهای موجود در ناحیه پوشیده شده از کف سفید با همدیگر ترکیب شده و یک حباب بزرگ و تقریبا پایدار پشت سیلندر تشکیل می‌دهند. این مرحله کاویتاسیون کامل نام دارد و حباب شکل گرفته کاویتی کاملا توسعه یافته نامیده می‌شود. سطح کاویتی هنوز مات و پر حباب می‌باشد و قسمت انتهایی کاویتی بسیار کف آلود و آشفته باقی می‌ماند.
وقتی را خیلی پایین بیاوریم و به مقدار زیر برسانیم سطح کاویتی به صورت آنی کاملا شفاف می‌شود و بخش اعظمی از طول کاویتی صاف میگردد. با این وجود انتهای ناحیه کاویتی هنوز آشفته باقی می‌ماند.
هرچه را کاهش دهیم، کاویتی‌های کاملا توسعه یافته، هم از لحاظ طولی و هم از لحاظ عرضی رشد می‌کنند و ضریب پسا افت می‌کند.
جریانهای غیر کاویتاسیون در فشارهایی به اندازه کافی بالا مشاهده شده حباب در آنها دیده نمی‌شود. جریان سوپر کاویتاسیون در فشارهای بسیار پایین روی می‌دهد به طوری که یک کاویتی بخار بسیار طویل ایجاد شده و جسم را کاملا پوشانده است. در بیشتر حالت‌ها به جز در نقاط نزدیک انتهای آن دیوارهٔ این کاویتی پایدار است. بین جریان غیر کاویتاسیون و جزیان سوپر کاویتاسیون جریانهای کاویتاسیون محدود (جزیی) و توسعه یافته وجود دارند.
بنابراین با توجه به مقادیر جریانها به صورت زیر قابل بیان هستند:
- جریان غیر کاویتاسیون
- شروع کاویتاسیون یا کاویتاسیون محدود
- کاویتاسیون توسعه یافته
- سوپر کاویتاسیون
بنابراین با کاهش عدد کاویتاسیون نرخ افزایش حجم ناحیه کاویتی بیشتر شده و ناحیه کاویتی بزرگتر می‌شود.