La cavitation

Ici, une hélice abimée par la cavitation

La cavitation est un phénomène hydrodynamique qui apparaît dès qu'un objet solide se déplace à plus de 15 nœuds dans l'eau.

En effet l’état de l'eau peut varier en fonction de la température mais aussi en fonction de la pression.

Or, on observe une dépression du coté extrados du foil.

Comme la pression diminue, l'eau va pouvoir changer d'état sans changement de température du milieu.

Des bulles de vapeur vont donc apparaitre sur l'extrados.

          On remarque bien les bulles d'air dues à la cavitation sur cette hélice

 

La cavitation empêche le fonctionnement correct des foils à partir d'environ 50 nœuds. En effet, la cavitation a un effet destructeur, les bulles d'air qui implosent abiment le foil.

La cavitation peut être comparée au mur du son de l'aviation. En effet, dans l'eau la portance du foil sera 100x plus forte que dans l'air à la même vitesse. Le mur du son qui est d'environ 330m/s correspond à environ25m/s dans l'eau soit 50noeuds.

Les engins destinés à dépasser 50 nœuds dans l'eau doivent être conçus différemment.

"Les bords d'attaque des profils doivent être vifs pour séparer le flux sans créer de vaste dépression" selon Foiler, le blog des bateaux volants.

Il est possible d'injecter de l'air à certains endroits du profil du foil pour permettre à la dépression de se créer sans les inconvénients habituels, c’est-à-dire qu'il n'y aura pas une chute de la portance mais juste la perte de l'érosion de la matière : ça ne fonctionne pas pour les foils. Ces idées sont similaires à celles de la supercavitation, qui permet à des torpilles d’atteindre 200 nœuds sous l'eau.

 

Les conséquences de la cavitation :

* des perturbation du flux d'eau qui modifient l'écoulement

* il 'y a plus de différence de pression entre intrados et extrados donc plus de portance

* la densité de l'eau est très basse : 75 % de volume est composé de bulle de vapeur froide et par conséquent, d'après la formule:

                    -Rho diminue et la portance également.

La cavitation est donc un phénomène qui limitera l'utilisation des foils en entrainant une chute des performances ou pire la destruction des appendices.