船のスクリューのキャビテーション

質問

船のスクリュー(プロペラ)が水中で起こるとキャビテーションが起こるとテレビでやっていました。不思議に思ったのは水中で発生する気泡の空気はどこから来るのかということです。

具体的にこの気泡はどのように発生するのでしょうか？

回答No.3

noname#252332 · ベストアンサー

https://www.youtube.com/watch?v=ZXVK_V-gutE
　2分50秒。

お礼

大変面白い動画ありがとうございます。考えてみれば配管を流れる水でも起こることだから強力な推進力を生むスクリューで起きるのは当たり前のことですね。

回答No.2

BASKETMM

１．キャビテーションで見られる泡は空気ではありません。水蒸気です。
２．プロペラが水をかき回すと、複雑な水流が起こり、場所により水の速度や圧力が変化します。
３．水は１気圧の元では、100ºCで沸騰しますが、圧力が下がると低い温度でも沸騰します。富士山の頂上で見られる現象です。
４．第２点で述べたように、水流の中で圧力が低いところが出来ると、局部的沸騰が起こります。これがキャビテーションです。
５．実は、沸騰が起こっても、大きな害は起こりません。ところがこの泡がつぶれ、元の水に戻る時にに、大きな衝撃が起こるのです。
６．この衝撃により、プロペラの表面が損傷することがあります。これが最大の問題点です。
以上が私、 リケロ（理系老人）85歳の知識です。
疑問点１．泡の中は水蒸気のみか、あるいは水に溶けていた空気も混ざっているか。
疑問点２．キャビテーションの問題はプロペラの機械的損傷のみか、推進効率にも影響があるか。

お礼

ご回答ありがとうございます。プロペラが回ることによって水を押すから推進力を得られるわけですが、するとそのプロペラの水を押す面の背面側は負圧になる(すなわち流体力学的には水流の剥離)ということになりますでしょうか。圧が下がれば気化するのはわかります。

ただし水蒸気であれば、押しつぶされてあっという間に水(液体)に戻っておしまいのような気もします。

確かに海水は純水ではないし、何が気化したかはわかりません。CO2のような親水性の気体であれば結構溶けますが、それは水分子と科学的な結合状態になると思うので、そんなに簡単に気化するものでもないように思います。
酸素のような非親水性の気体であれば気泡として一定期間存在しつづけるのはわかりますが、そもそも水に溶けるのは微量であり、大きな気泡を継続的に作れるものかどうかはわかりません。

シミュレーションソフトで計算できるくらいなので多分純水の前提で計算しているのではないかと思いますが、今一つ釈然とはしません。

回答No.1

noname#252332

撹拌により負圧が生じ水が水蒸気になります。

お礼

ご回答ありがとうございます。