где Sд — площадь проекции поверхности S тела на плоскость, нормальную скорости u0; Skx — проекция на ту же плоскость той части поверхности тела, которая граничит с каверной

Из этой формулы следует, что при наличии суперкаверны коэффициент лобового сопротивления возрастает пропорционально числу кавитации .

Кавитация влияет и на подъемную силу. На рис. 10.12 приведены экспериментальные зависимости коэффициента подъемной силы от числа кавитации для крылового профиля (автор — Кермин, см. [11]). При углах атаки ее > 2° после возникновения кавитации (штриховая линия) уменьшение числа приводит сначала к возрастанию коэффициента подъемной силы, а затем к его резкому уменьшению. Этот эффект связан, по-видимому, с тем, что возникновение кавитации приводит к расширению области низкого давления на верхней поверхности профиля и соответствующему увеличению подъемной силы. Однако при дальнейшем уменьшении числа кавитации происходит перестройка потока, которая ведет к ее падению.

Кавитация может оказывать разрушающее воздействие на материалы поверхностей, вблизи которых она возникает. При этом длительное воздействие кавитации может привести к разрушению материала практически любой твердости. Хотя механизм разрушающего действия кавитации не вполне выяснен, но есть достаточно оснований считать, что основной причиной разрушения является механическое воздействие жидкости на твердые стенки. Установлено, что наиболее опасной с точки зрения разрушающего действия является пузырьковая стадия кавитации, при которой парогазовые пузырьки образуются в зоне минимальных давлений и охлопываются, попадая в зону повышенного давления. Разработаны две основные схемы механизма кавитациониого разрушения.

Рис. 10.12. Влияние числа кавитации на коэффициент подъемной сила крылового профиля

Рис. 10.13. Схема схлопывания кавитационного пузырька и возникновения ударной волны, разрушающей стенку

Рис. 10.14. Схема схлопывания кавитационного пузырька с образованием микроструек

Согласно первой схеме [11] в концевой части присоединенной каверны происходит торможение перемещающихся каверн (пузырьков) и они схлопываются (рис. 10.13). Возникающее при этом местное повышение давления составляет величину порядка 1/ r, где r — радиус пузырька. Такое резкое повышение давления порождает ударную волну, которая, распространяясь, достигает твердой поверхности и оказывает на нее ударное воздействие, приводящее к разрушению материала.

Вторая схема (рис. 10.14) допускает образование струек жидкости, которые возникают при схлопывании пузырьков и оказывают на твердые поверхности непосредственное силовое воздействие, приводящее к микроразрушению. На рис. 10.14 показаны разные стадии (1, 2, 3) деформации пузырьков и образования разрушащих струек при расположении пузырька на стенке (рис. 10.14, а) в вблизи нее (рис. 10.14, б).

Описанный механизм кавитационного разрушения материалов является весьма схематичным и дает лишь первое представление о причинах кавитационной эрозии. Есть достаточно оснований полагать, что в этом процессе участвует еще несколько факторов. В их числе химическая коррозия, электрохимические эффекты, проявляющиеся в появлении значительных электрических потенциалов в навигационной зоне, а также значительные местные повышения температуры и свечение. Влияет также степень насыщения жидкости газом.