Sonoluminescence et cavitation

Problème posé par l'internaute hbnl sur Futura-sciences, en physique.

Bonjour à tous,
actuellement en MP, je souhaiterai orienter mon TIPE vers l'étude de la cavitation au niveau des hélices d'un sous-marin. j'aimerai que l'apport personnel prenne la forme d'une observation de la cavitation créer expérimentalement sur différents modèles d'hélices. Alors savez vous s'il est possible et pas trop coûteux d'observer de la cavitation en faisant tourner une hélice en labo, ou si les ordres de grandeurs requis sont inatteignables?

Réponse de soliris

Il faut toujours en revenir au plus simple.
Cela dépend de l'incapacité de l'eau à combler momentanément le vide créé par l'hélice. Comme on le voit sur cette image tirée de cette vidéo, avec une balle de 44 Magnum dans un pain de gélatine.

Donc la première question est: à quelle vitesse l'eau ne comble plus le vide créé par l'hélice (question de viscosité de l'eau sur elle-même ? de pression ?)

Mais ce n'est pas tout: dans la vidéo ci-dessus, l'on voit que la balle est déjà sortie quand la cavitation sonoluminescente se produit. Donc il est très vraisemblable que la pale 1 d'une hélice (admettons qu'elle ait 3 pales) va souffrir de la cavitation de la pale 3, qui elle-même va souffrir de la pale 2, etc.

Donc en premier lieu, il faut savoir à quelle vitesse la cavitation commence et ensuite étudier les occurences pour qu'elle agisse sur le passage d'une pale.

Réponse de calculair

dans le problème des cavitation des hélices , j'ai lu que lorsque la pression de l'eau diminue derrière l'hélice, il y a vaporisation de l'eau sous forme de vapeur d'ou la cavitation de l'hélice.

Citation Envoyé par SK69202 :

La cavitation se produit par baisse de la pression, la bulle de vapeur ainsi créé dure un certain temps puis implose en faisant un bruit caractéristique et en propulsant un jet à haute vitesse vers la surface, ça fait du bruit, ça endommage les hélices (ou la coque) qui ensuite font encore plus de bruit.

Réponse de soliris :

Personnellement j'estime que les connaissances sur la cavitation sont à prendre avec des pincettes; l'exemple du 44 Magnum montre que la cavitation signifie.. le vide; donc ce ne serait pas le vide mais une bulle de vapeur qui.. finirait par imploser ? C'est une théorie matérialiste. Elle n'exprime pas cette impensable lumière bleue (de plasma ?)

Citation de SK69202

Pour faire une simulation pas chère, il faudrait faire tourner une hélice avec un profil favorisant la cavitation dans une boite fermée remplie d'eau exempte de la moindre bulle d'air.
Une bulle d'air met la boite à la pression atmosphérique, sans bulle il n'y règne que la pression hydrostatique. La chute de pression due à la rotation devrait pouvoir faire apparaitre la cavitation.

Réponse de soliris

L'eau dans la boîte va se mettre à tourner avec l'hélice.. Mais de toute façon, (et je vais m'arrêter là, pour méfait de théorie personnelle ), je pense que la cavitation sonoluminescente dévoile une réaction de l'énergie du vide elle-même, due à non seulement l'impossibilité du liquide à réagir face à sa propre absence (il vaut donc mieux que l'hélice active une eau stagnante), mais aussi à la "volonté" du vide (spatial? quantique?) rempli à ras bord d'énergie, à combler cette cavité.

Réponse de albanxiii, modérateur

Avis aux lecteurs : soliris ne raconte que des choses fausses, mais comme cela n'est pas interdit par la charte, je ne peux pas le censurer. Ne tenez pas compte de ses messages.

Réponse de soliris

L'instantanéité du gradient de pression qui pousse l'eau à s'écarter dans un sens est d'un seul coup inversée par un gradient de pression dans l'autre sens vers l'écart (vide). Je suis persuadé que l'onde de choc ainsi crée et amplifiée est supérieure en énergie au niveau moyen de l'énergie du vide. Dès lors, il y a sonoluminescence.

Peut-être que cette onde de choc "profite" d'un support minimal de vapeur dans la cavité, mais cela n'est pas certain.. Cette idée est encore "matérialiste" un tant soit peu..