空穴效應

空穴效應（Cavitation），又譯氣穴現象、氣蝕現象或空洞現象，指的是在流動的液體中氣相的空穴 – 亦即極小的無液體空間（「空泡」或「空隙」） – 產生與消滅的一種物理現象，是力作用在液體的結果。液體受到壓力的快速改變時會產生空穴，此時的壓力通常相當低，除了液體本身的蒸汽壓，可以說是真空。當環境的壓力變高，空穴分裂，產生強力的衝擊波。

流體動力學水洞實驗中空蝕的螺旋槳模型。

高速液體射流衝擊固定表面。

軸向柱塞泵液壓泵的閥板上空穴效應造成的破壞。

這個影片可以看出齒輪泵上的空穴效應情形。

空穴效應是在工程環境中造成磨損的主要原因之一：在金屬表面旁瓦解的空穴反覆消滅，造成循環應力，將造成金屬的表面疲勞。最常見的例子是泵的葉輪和彎曲處，此處最容易有液體瞬間的方向改變發生。空穴效應通常分為兩種：慣性（或瞬態）空蝕和非慣性空蝕。

效應

在流動的液體中，壓力（水的話大氣壓的1/50程度）在非常短的時間內比飽和蒸氣壓力低的時候，液體中會滾沸並存在100微米以下非常小的氣泡核。有氣泡核，氣泡才能產生。

根據壓力的變化而滾沸，氣體的體積也隨着變化，氣泡的大小也會改變。膨張與收縮的反覆，應對於壓力而變小。在變小的過程中，在螺旋槳等堅硬的表面上，氣泡的黏性和表面張力的作用下，氣泡以噴氣飛機般的高速，與表面衝突，之後氣泡分裂。這個噴氣流在堅硬的表面上產生腐蝕。這個過程為氣泡運動力學的瑞利(Rayleigh)運動方程式。

最終周圍的壓力比飽和蒸氣壓力高、周圍的液體向着氣泡的中心衝去，氣泡消失瞬間，因為在中心衝突，發生細小而強力的壓力波，引起噪音、振動。過高的壓力也會損壞金屬。炸彈在水中爆炸時會有大量高壓氣泡造成破壞，這時的cavitation波叫做bulb pulse。

水中的空穴效應產生30微米左右的氣泡、50KHz以上高速減退的高週波水中振動波（水中音波）。

效果

鼓蝦捕食

鼓蝦的巨螯能利用空穴效應攻擊獵物。

庭院撒水

在庭院撒水的時候，將水管彎曲時變狹小的地方所發出的聲音就是因為發生了空穴效應。透明的管子的話，在彎曲處的數厘米處，內部的水看起來是白色渾濁的。

超聲波洗浄機

超聲波作用於流體內時，可以使得流體內產生高低不同的壓力分佈。當超聲波的聲強足夠強，產生了足以使得流體氣化的低壓時，超聲波就會使流體產生大量氣泡，而這些氣泡一方面可以衝擊污垢使污垢鬆脫，另一方面在高壓區內可以被瞬間壓潰，產生高強度的射流，清除物體表面污垢。

渦輪螺旋槳

空穴效應的發生是因為產生的氣泡、水泵或渦輪等不能充分的推動水流、換句話說就是接近空轉的狀態。無用的能源被消耗，使得機器的效率低下。而且同時產生的壓力波使的這些機器的轉動翼表面腐蝕，效率下降或損壞。

內燃機

水冷引擎的水泵渦輪損耗。

防止方法

為了不發生空穴效應，有形狀與面積的兩個方法：

• 流體的壓力在飽和蒸氣壓力以上，最佳化流體接觸面的形狀。
• 與流體的接觸面積變大，在飽和蒸氣壓以上，能夠傳達必要的力、如將螺旋槳變大。

超空蝕

主條目：超空蝕效應

增加水中移動物體的速度,會令空穴效應所產生的氣泡量増加,最後氣泡完全覆蓋物體。這效應為超空蝕(super cavitation)。利用這個原理提高速度的物體的推進系統為超空蝕推進系統 （super cavitation propeller SCP）。

除去移動方向的部分，物體因為不與水接觸，基本上不會與水摩擦，因此能在水中超高速前進。