Voir la source de Cavitation

[[Image:Cavitation-ébullition.png|thumb|300px|Diagramme pression-température de l'eau présentant la cavitation.]]
La '''cavitation''' (du [[latin]] ''{{lang|la|texte=cavus}}'', « trou ») est la naissance et l'[[oscillation]] radiale de [[Bulle (physique)|bulles]] de [[gaz]] ou de [[Vapeur (gaz)|vapeur]] dans un [[liquide]] soumis à une [[Dépression (physique)|dépression]]. Si cette dépression est suffisamment élevée, la [[pression]] peut devenir inférieure à la [[pression de vapeur saturante]], et une bulle de vapeur est susceptible de se former.

La dépression peut avoir pour origine :
* l'[[Écoulement laminaire|écoulement]] du [[Fluide (matière)|fluide]] ;
* une [[onde acoustique]] entraînant des variations de la [[densité]] du liquide ;
* une [[onde lumineuse]] entraînant des variations de la densité du liquide.

== Origine de la cavitation ==
[[Image:Cavitating-prop.jpg|thumb|Cavitation créée expérimentalement par une hélice dans un tunnel d'eau.|243x243px]]
La dépression peut avoir trois origines différentes connues à ce jour :
* elle peut être liée à un écoulement de liquide à forte vitesse, par exemple par [[effet Venturi]], ou bien au voisinage d'une [[pale]] dans une [[pompe]] ou encore sur une [[hélice]] de bateau ou de [[sous-marin]]. En effet, une zone de forte vitesse dans un fluide correspond à une faible pression ({{lang|la|texte={{abrd|cf|confer}}}}. le [[théorème de Bernoulli]]). On parle de cavitation [[hydrodynamique]], découverte en [[1917]] par [[Lord Rayleigh]]. Cela se traduit par exemple par un sillage de bulles, ainsi que par l'apparition d'une couche de vapeur accrochée à une pale (là où la dépression est la plus forte, c'est-à-dire à l'extrados ; attention toutefois, la bulle souvent observée n'est généralement que de l'air entraîné depuis la surface, et non de la cavitation : c'est le phénomène de ''ventilation'', quand l'hélice est proche de la surface) ;
* elle peut être liée aux variations de [[densité]] d'un liquide soumis à une [[onde acoustique]], en général des [[ultrason]]s de puissance. On parle alors de cavitation acoustique<ref name=Sempere>{{Lien web
|url = http://www.ens-lyon.fr/DSM/SDMsite/M2/stages_M2/Sempere.pdf
|titre = Cavitation acoustique dans l'eau pure
|auteur = Catherine Sempere - [[École normale supérieure de Lyon]] 
|site = ens-lyon.fr
|date = 14 août 2011
|consulté le = 22 février 2016
}}.</ref> ;
* elle peut être liée à une exposition à une forte énergie lumineuse. On parle alors de cavitation optique<ref>{{Lien web|langue = Anglais, Français|date = 1{{er}} janvier 1979|titre = OPTIC CAVITATION|url = https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00219553/document}}.</ref>.

== Différents types de cavitation ==
On distingue trois types de cavitation :
* la cavitation à haut nombre de Reynolds : l'inertie du liquide (sa mise en mouvement) ralentit l'expansion du gaz ;
* la cavitation à faible nombre de Reynolds : la viscosité du liquide limite la vitesse d'expansion ;
* la cavitation élastique : la résistance élastique du milieu et la [[Tension superficielle|tension de surface]] limitent la dilatation du gaz.

Dans tous les cas, c'est la dépression qui fait grandir la bulle. Pour étudier ce phénomène, il est donc nécessaire d'étudier la relation qui lie la pression du fluide (loin de la bulle), et le rayon de la bulle (considérée comme sphérique). Pour cela, on s'appuie sur la nature du gaz, de la [[pression de Laplace]], et éventuellement du [[module d'élasticité]] du fluide<ref>{{Lien web
|url = http://heliciel.com/aerodynamique-hydrodynamique/cavitation-%20helices-hydrofoils.htm
|titre = Cavitation
|auteur = Mecaflux Heliciel
|site = heliciel.com
|consulté le = 22 septembre 2015
}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web
|url = http://heliciel.com/Library/thesis%20cavitation.pdf
|titre = Développement d’un modèle de cavitation à poche sur hydrofoils et hélices en régimes transitoires, implémentation sur codes potentiels et validation expérimentale
|auteur = Surasak Phoemsaptawee - Thèse de doctorat d'état, en mécanique des fluides 
|site = Mecaflux Heliciel
|format électronique = pdf 
|date = 20 novembre 2009
|consulté le = 22 septembre 2015
}}.</ref>.

=== Cavitation à grand nombre de Reynolds ===
[[Image:Cavitation_bubble_implosion.png|thumb|Principe de la formation puis implosion d'une bulle de cavitation, suivie de la projection d'un jet de liquide sur la surface.]]
Quelle qu'en soit l'origine, la cavitation a deux effets différents : 
* Les bulles de vapeur changent complètement le comportement du liquide. La cavitation hydrodynamique détruit le rendement de l'hélice ou de la pompe. L'énergie n'est plus transformée en mouvement (par exemple), mais soit elle reste dans l'engin moteur (qui peut ne pas supporter de sortir ainsi des conditions normales de travail), soit elle est diffusée sous une forme incontrôlée et donc probablement nuisible.
* Le plus souvent la bulle de vapeur est transitoire : son apparition élimine instantanément les conditions qui lui ont donné naissance. Se produit alors une implosion de la bulle. Cette implosion peut être si violente que la [[pression]] et la [[température]] à l'intérieur de la bulle peuvent prendre des valeurs très élevées (plusieurs milliers de [[bar (unité)|bars]], plusieurs milliers de [[kelvin]]s). En implosant, la bulle peut émettre une onde de choc dans le liquide, qui permet de casser des gouttes ([[émulsification]]), de disperser, désagglomérer ou briser des particules solides, ou encore de nettoyer ou éroder des surfaces solides.

C'est pourquoi le contrôle du phénomène de cavitation est essentiel en hydrodynamique : il représente une limite, à cause de la perte de rendement voire de la destruction (des hélices et pompes) qu'il peut provoquer. Les impacts sur celles-ci se font toujours aux points de vitesse les plus élevées : intérieur des hydrauliques vortex et extérieur des hydrauliques mono et multicanaux (voir les photos suivantes).

La cavitation a un effet destructeur principalement sur les [[pompe oléohydraulique|pompes oléohydrauliques]] haute pression : les micro-explosions arrachent la matière et détruisent la pompe. Les causes les plus fréquentes sont un filtre d'aspiration colmaté ou une prise d'air sur l'aspiration.

<gallery mode="packed" heights="100" caption="Exemples d'usures prématurées par la cavitation">
Usure par cavitation d'un impulseur de pompe centrifuge 01.jpg|[[Pompe centrifuge]] détruite par la cavitation.
Usure par cavitation d'un impulseur de pompe centrifuge 02.jpg|Détail de l'usure par cavitation d'un impulseur.
Usure par cavitation d'un impulseur de pompe centrifuge 03.jpg|Détail de l'usure par cavitation d'un impulseur.
Cavitation.jpg|Glace de pompe oléohydraulique détruite par la cavitation.
</gallery>

=== Cavitation à faible nombre de Reynolds ===
{{...}}

=== Cavitation élastique ===
{{...}}

== Prévision ==
Pour prévoir ce phénomène, on introduit le paramètre de cavitation, [[Grandeur sans dimension|adimensionnel]], noté <math>\sigma</math>. Il est défini par :

<center><math>\sigma = \frac{P_a-P_\text{sat}}{\Delta P}</math></center>

Avec : 
* <math>\Delta P</math> une grandeur caractéristique du système,
* <math>P_\text{sat}</math> la pression de vapeur saturante du liquide, 
* <math>P_a</math> la pression en un point de référence.

Deux écoulements de géométries semblables avec le même σ verront la cavitation se produire en des points homologues, s’ils ont le même [[nombre de Reynolds]].

D'une manière similaire, le '''[[NPSH]]''' (''{{lang|en|texte=Net Positive Suction Head}}'')<ref>{{Lien web
|url = http://www.thermexcel.com/french/ressourc/mot_pump.htm 
|titre = Dimensionnement pompes
|auteur = ThermExcel
|site = thermexcel.com
|date = 10 mars 2015
|consulté le = 3 octobre 2015
}}.</ref>, est le supplément minimal de pression qu’il faut ajouter à la pression de vapeur saturante <math>P_v</math>, au niveau de l’entrée de la pompe, pour que la pression à l’intérieur de celle-ci ne puisse être inférieure à <math>P_v</math>. Le NPSH est défini par l'expression suivante : 
<center><math>\frac{P_i}{\gamma}+\frac{V_i^2}{2g}-\frac{P_v}{\gamma}</math></center>

== Dommages causés par la cavitation ==
=== Pompes, propulseurs et turbines ===
==== Cavitation de type vortex ====
[[Image:Cavitation.svg|thumb|Principales zones d'érosion par la cavitation sur un propulseur - 1) Bubble cavitation 2) Sheet cavitation 3) Blade root cavitation 4) Cloud cavitation 5) Propeller hull cavitation
6) Tip vortex cavitation 7) Hub vortex cavitation.]]
Ce type de cavitation est couramment rencontré dans les hélices marines. Une grande dépression se forme dans le cœur d'un tourbillon, c'est ce qui provoque la vaporisation de l'eau dans cette zone.

Les cas les plus célèbres de cavitation remontent aux [[années 1930]]-[[années 1940|1940]], lorsque les principaux [[paquebot]]s ([[SS Bremen|Bremen]], [[Queen Mary]], [[Normandie (paquebot)|Normandie]]<ref>{{Lien web
|url = http://www.ss-normandie.com/pers-merot-du-barre.php
|titre = Arthur Merot du Barre
|auteur = Paquebot Normandie Passion
|site = ss-normandie.com
|consulté le = 13 décembre 2015
}}.</ref>), se disputaient le record de vitesse de la traversée de l'[[Océan Atlantique]]. On a pu noter, sur ces hélices, des érosions et des arrachements métalliques qui pouvaient aller jusqu'à {{unité|14|centimètres}} de profondeur<ref>{{Lien web
|url = https://www.jatech.fr/pdf/cavita.pdf
|titre = Effets et influences des champs magnétiques sur la cavitation 
|auteur = Rudy Laures
|site = jatech.fr
|format électronique = pdf
|consulté le = 14 décembre 2015
}}.</ref>.

Ce phénomène d'érosion peut aussi se produire quand les pales de l'hélice aspirent de l'air par [[Tourbillon (physique)|effet vortex]] ou ''ventilation'', comme sur un [[Motomarine|scooter des mers]]<ref>{{Lien web
|url = http://seme.cer.free.fr/plaisance/helices-et-propulsion.php
|titre = L'importance de l'hélice
|auteur = Plaisance écologique
|site = seme.cer.free.fr
|consulté le = 13 décembre 2015
}}.</ref>.

==== Cavitation par poche attachée ====
La cavitation par poche attachée, appelée aussi cavitation du [[bord d'attaque]] ou cavitation d'entrée, se développe sur un profil en incidence, dans les installations hydrauliques ou sur les propulseurs. Elle se caractérise par une poche de vapeur attachée au bord d'attaque, qui génère des érosions sur les surfaces où elle se développe. Ces cavités de vapeur sont entraînées par l'écoulement et implosent dans la zone de compression. Elles induisent une dégradation des performances, ainsi qu'une augmentation du bruit<ref>{{Lien web
|url = http://website.ec-nantes.fr/actesjh/images/9JH/Annexe/06-02-02.pdf
|titre = Cavitation et état de surface : Une nouvelle analyse des mécanismes d’attache d’une cavité à une surface.
|auteur = Billard Jean-Yves, Farhat Mohamed, Guennoun Faiçal, Avellan François
|site = website.ec-nantes.fr
|format électronique = pdf
|date = 12 mars 2003
|consulté le = 12 décembre 2015
}}.</ref>.

==== Cavitation à bulles séparées ====
La cavitation se manifeste lorsque l'incidence de l'écoulement aux bords d'attaque est voisine de l'incidence nulle. Les bulles de vapeur subissent des expansions explosives déclenchées dans les zones de dépression puis elles implosent dans les zones de compression. Ce type de cavitation se produit principalement à la sortie des aubes des [[turbines Francis]] sur les côtés extrados ainsi que dans les pompes au voisinage du point de fonctionnement optimum (voir vidéo). Ces pulsations sont à l'origine du bruit de cavitation dans les machines hydrauliques.

<gallery mode="packed" align="center" caption="Vidéo">
Fichier:Cavitation in a gear pump.ogv|Formation de bulles de cavitation dans une pompe à engrenages.
</gallery>
<gallery mode="packed" heights="130" align="center" caption="Dommages causés par la cavitation">
Fichier:Cavitation Propeller Damage.JPG|Dégâts dus à la cavitation sur un scooter des mers, concentrés sur le bord extérieur du propulseur où la vitesse de la lame est la plus grande.
Fichier:Francis turbine-IMG 4994.jpg|[[Turbine Francis]] de 1956, aux bords d'attaque des aubes, érodés par la cavitation.
Fichier:Kavitation at pump impeller.jpg|Dommages causés par la cavitation à une pompe [[Force centrifuge|centrifuge]].
</gallery>

==== Résistance à la cavitation ====
Dans l'industrie, on améliore la résistance à la cavitation, en favorisant l'écoulement du fluide, avec l'utilisation du [[Polyamide 11]] [[thermoplastique]] (nom commercial [[Polyamide|Rilsan PA 11]]<ref>{{Lien web
|url = http://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/arkema-mise-sur-son-polyamide-bio-25669/ 
|titre = Arkema mise sur son polyamide bio
|auteur = Techniques de l'ingénieur
|site = techniques-ingenieur.fr
|date = 12 novembre 2014
|consulté le = 12 décembre 2015
}}.</ref>), dans les tuyauteries ou dans l'aubage des turbines<ref group=Note>Le polyamide 11, a obtenu un agrément officiel, pour la protection des matériels utilisés dans la [[Production d'eau potable|potabilisation]] de l'eau (tuyauteries, turbines, pompes, vannes etc.), compte tenu qu'il est considéré comme un [[bioplastique]], car issu d'une matière d'origine végétale, l'[[huile de ricin]].</ref>. Outre la prévention de la cavitation, ce traitement permet aussi de protéger les pièces métalliques de la corrosion, du colmatage, et de l'abrasion. Sur une [[turbine Kaplan]], l'amélioration du glissement de l'eau sur l'aubage, fait augmenter le rendement de {{unité|10|%}}.

Le procédé d'application du polyamide 11 se fait à partir d'une poudre de différentes [[granulométrie]]s : on utilise une épaisseur de {{unité|120|μm}} à {{unité|150|μm}}, pour des dépôts effectués par un procédé [[électrostatique]], et jusqu'à {{unité|600|μm}} pour des dépôts effectués dans un [[Revêtement par poudre|bain fluidisé]]<ref>{{Lien web
|url = http://ptsi-mimard.freehostia.com/wordpressfr/wp-content/uploads/2010/09/tipe2010-turbine-kaplan.pdf
|titre = Comment éviter les effets de la cavitation sur une turbine Kaplan
|auteur = Jean-Pierre Durel
|site = ptsi-mimard.freehostia.com
|format électronique = pdf
|date = 2010-2011
|consulté le = 5 octobre 2015
}}.</ref>.

==== Prévention de la cavitation ====
Dans le cadre de la [[Maintenance prévisionnelle|maintenance industrielle prédictive]], l'apparition des phénomènes de cavitation peut s'anticiper au moyen de [[Ultrason|détecteurs ultrasonores]], avant que celle-ci ne devienne destructrice<ref>{{Lien web
|langue = en  
|url = https://sdtultrasound.com/ 
|titre = Ultrasound Solutions
|auteur = Ultrasound Solutions
|site = sdtultrasound.com
|consulté le = 25 février 2021
}}.</ref>. Sur une [[turbine Francis]], en particulier, l'analyse de la réponse vibratoire permet d'anticiper l'apparition de la cavitation de bord d'attaque<ref>{{Lien web
|langue = en
|url = http://infoscience.epfl.ch/record/32771
|titre = Détection vibratoire de l'érosion de cavitation des turbines Francis
|sous-titre = Thèse de doctorat 
|auteur = Paul Bourdon - Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne
|site = infoscience.epfl.ch
|date = Année 2000
|consulté le = 15 décembre 2015
}}.</ref>.

=== Moteurs ===
==== [[Moteur Diesel]] ====
* Certains grands moteurs Diesel souffrent de cavitation, due à un fort taux de compression dans de trop petits cylindres. Les vibrations de la paroi du cylindre induisent alternativement une basse puis une haute pression dans le [[liquide de refroidissement]], contre la paroi du cylindre. Le résultat est une érosion de celle-ci, qui finit par laisser fuir des gaz de combustion dans le liquide de refroidissement. Il est possible de prévenir l'apparition de ce phénomène avec l'utilisation d'additifs chimiques dans le fluide de refroidissement, qui forment une couche de protection sur la paroi du cylindre. Cette couche est exposée à la même cavitation, mais peut se renouveler. En outre, une surpression réglementée dans le système de refroidissement (régulé et maintenu par la pression du ressort du bouchon de remplissage du liquide de refroidissement), empêche la formation de la cavitation.
* Le phénomène de cavitation peut apparaitre autour des [[Chemise (technique)|chemises]] amovibles des cylindres des gros moteurs Diesel, créant une érosion profonde du métal<ref>{{Lien web|langue=en|url=http://emestlab.com/lab/Portals/0/Papers/MECCA01.pdf|titre=Cavitation erosion of wet-sleeve liners : case study|auteur=Ioannis Gravalos, Dimitrios Kateris, Panagiotis Xyradakis, Theodoros Gialamas - Technological Educational Institute of Larissa, Faculty of Agricultural Technology|site=emestlab.com|format électronique=pdf|date=|consulté le= 14 décembre 2015}}.</ref>. Dès lors, la chemise devient inutilisable et doit être mise au rebut si les tolérances dimensionnelles sont dépassées. Si celles-ci sont respectées, une rénovation de la chemise amovible (ou chemise humide ou {{langue|en|wet-sleeve}}) est possible, par un pré-usinage, puis un rechargement métallique au moyen d'un alliage spécifique, suivi d'un [[alésage|réalésage]] final pour remise aux [[Métrologie dans l'entreprise|cote]]s d'origine<ref>{{Lien web|url=http://www.dieselexpert.com/crbst_9.html|titre=Rénovation - Chemises de cylindres|auteur=Diesel Expert|site=dieselexpert.com|date=|consulté le =15 décembre 2015}}.</ref>.
* Les phénomènes de cavitation peuvent aussi apparaître au niveau des injecteurs de carburant<ref>{{Lien web|url=http://louis.gostiaux.fr/IMG/pdf/2012_11_22_Mees.pdf|titre=Cavitation dans les injecteurs diesel
|auteur= Loïc Méès, Laboratoire de Mécanique des Fluides et d'Acoustique - Ecole Centrale de Lyon
|site = louis.gostiaux.fr|format électronique=pdf|date= 22 novembre 2012|consulté le=14 décembre 2015}}.</ref>.

==== Moteur à essence ====
* Depuis les [[années 1980]], des nouveaux modèles de moteurs à essence affichent également des phénomènes de cavitation. Ils sont une réponse des moteurs plus petits et plus légers, au volume de liquide de refroidissement réduit, et donc à une circulation plus rapide du fluide. Cela donne lieu à des changements rapides de la vitesse d'écoulement et des fluctuations rapides de la [[pression statique]] dans les zones de transfert de chaleur élevée. Il en résulte la formation de bulles de vapeur, perturbant les couches d'oxyde de protection (matériaux en fonte d'aluminium), empêchant l'action de certains inhibiteurs de corrosion (tels que les inhibiteurs à base de silicates).
* Le dernier problème apparu est l'effet de l'augmentation de température sur la réactivité électrochimique du métal de base et de ses composants d'alliage. Le résultat a été la formation de profondes cavités qui peuvent, à terme, perforer le moteur lors de son fonctionnement en charge élevée et à haute vitesse. Ces effets destructeurs peuvent être évités en grande partie par l'utilisation d'inhibiteurs de corrosion organiques ou, de préférence, par une nouvelle conception de la culasse du moteur, de façon à éviter certaines conditions induisant la cavitation.

== Utilisation de la cavitation ==
Mais inversement, la bonne compréhension du phénomène peut permettre de l'exploiter.

=== Utilisations diverses ===
[[Image:Ultrasonic cleaner copy.jpg|thumb|Nettoyeur à ultrasons.]]
==== Le nettoyage ====
Diverses applications pour le nettoyage ont été proposées, telles que le [[bain à ultrasons]]<ref name=Sempere/>, comme, chez les opticiens, le nettoyage des paires de lunettes<ref>{{Lien web
|url = http://www.nettoyage-ultrason.fr/principe_de_fonctionnement_du_nettoyeur_ultrason.htm
|titre = Nettoyeur ultrason : principe de fonctionnement
|site = nettoyage-ultrason.fr
|consulté le = 5 octobre 2015
}}.</ref>.

==== La sonochimie, la sonocatalyse et la sonoluminescence ====
{{Article détaillé|Sonochimie|Sonocatalyse}}
Les ultrasons sont utilisés comme méthode d'activation pour certaines réactions chimiques ([[sonochimie]]). D'une part, comme pour le nettoyage à ultrasons, les ultrasons favorisent la division de particules solides ou de gouttelettes liquides des réactifs (fausse sonochimie), d'autre part, la température et la pression atteintes dans certaines bulles, donnent lieu à des réactions chimiques inhabituelles. Dans le cas de la [[sonocatalyse]], ils servent aussi à amplifier l'effet de certains catalyseurs, à partir d'un phénomène appelé "cavitation acoustique" qui consiste en l'éclatement de bulles de cavitation dans le liquide irradié<ref>{{Article|langue=en|prénom1=Kenneth S.|nom1=Suslick|prénom2=Yuri|nom2=Didenko|prénom3=Ming M.|nom3=Fang|prénom4=Taeghwan|nom4=Hyeon|titre=Acoustic cavitation and its chemical consequences|périodique=Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|volume=357|numéro=1751|pages=335–353|date=1999-02-15|issn=1364-503X|issn2=1471-2962|doi=10.1098/rsta.1999.0330|lire en ligne=https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsta.1999.0330|consulté le=2024-04-18}}</ref>.
{{Article détaillé|Sonoluminescence}}
Dans certains cas, des [[radical_(chimie)|radicaux]] sont produits à l'[[Excitation (physique)|état excité]], ce qui aboutit à une émission de lumière, phénomène appelé [[sonoluminescence]]<ref>{{Lien web
|url = http://www.cvc.u-psud.fr/spip.php?article180
|titre = La magie des ultrasons : sonochimie et sonoluminescence
|auteur = Marie Simmonet
|site = cvc.u-psud.fr
|consulté le = 16 septembre 2018
}}.</ref>. La première fois que ce phénomène a été observé et décrit scientifiquement, ce fut en 1934 à l'occasion d'expériences sur le [[sonar]] effectuées par H. Frenzel et H. Schultes à l'[[Université de Cologne]].

==== La sonofusion ====
Certains chercheurs pensent qu'il est possible d'exploiter ces phénomènes acoustiques pour réaliser une [[fusion nucléaire]] : 
*Un brevet américain concernant la {{Lien|bubble fusion|lang=en}}, ou ''sonofusion'', a été déposé par Hugh Flynn, en [[1978]]<ref>{{Lien web
|langue = en
|url = http://revolution-green.com/quantum-fusion-cavitation-induced-fusion/
|titre = Quantum Fusion : Cavitation induced fusion (Fusion induite par la cavitation)
|auteur = Mark Dansie - Quantum Fusion
|site = revolution-green.com
|date = 
|consulté le = 30 septembre 2015
}}.</ref>.
*Un autre brevet concernant le matériel de ''sonofusion'' a été déposé par le Dr Seth Putterman ([[Université de Californie à Los Angeles|UCLA]]), en [[1997]]<ref>{{Lien web
|langue = en
|url = http://acoustics-research.physics.ucla.edu/
|titre = UCLA Putterman Research Group
|auteur = UCLA Putterman Research Group
|site = acoustics-research.physics.ucla.edu
|date = 4 novembre 2013
|consulté le = 30 septembre 2015
}}.</ref>.

=== Utilisation en médecine ===
==== Utilisation en urologie ====
Les ultrasons ([[lithotripsie extracorporelle]]) permettent de détruire les calculs vésicaux et rénaux<ref>{{Lien web
|url = https://facmed.univ-rennes1.fr/wkf/stock/RENNES20110331095543cpiszkorUS_PACES_2010-2011.pdf
|titre = Sons et ultrasons applications: échographie et doppler (pages 98 et 99)
|site = facmed.univ-rennes1.fr
|format électronique = pdf
|date = 4 novembre 2013
|consulté le = 16 décembre 2015
}}.</ref>.

==== Utilisation en esthétique ====
La lipocavitation est utilisée dans les soins minceur pour lutter contre la graisse localisée et agit sur la [[Cellulite (lipodystrophie)|cellulite]]. Les appareils de cavitation utilisent des ultrasons de très basse fréquence agissant en profondeur sur la [[adipocyte|cellule adipeuse]] qui contient la vacuole de graisse.

Plus la fréquence est basse, plus ils pénètrent en profondeur. Les appareils minceur, de première ou de deuxième génération, utilisent des ultrasons de très basse fréquence, ou en haute fréquence.

La lipocavitation est adaptée aux personnes qui ne sont pas satisfaites de certaines zones remplies de dépôts graisseux (comme les bourrelets par exemple) mais qui ne veulent pas, non plus, subir une intervention chirurgicale telle que la [[liposuccion]]<ref>{{Lien web
|url = http://www.e-sante.fr/mincir-avec-ultrasons/actualite/1058
|titre = Mincir avec les ultrasons
|auteur = E-santé.fr
|site = e-sante.fr
|consulté le = 26 octobre 2015
}}.</ref>.

==== Impact dans le diagnostic médical ====
Il existe un risque médical, compte tenu des pressions négatives de crête de l'échographie de diagnostic, et que le risque de cavitation peut provoquer dans le corps. Cela peut avoir des effets thermiques ou mécaniques indésirables, dus aux [[onde de choc|ondes de choc]]. Certains effets indésirables ont déjà été observés dans des études ''[[in vivo]]'' effectuées sur l'animal. On suppose, en outre, que les [[Produit de contraste|agents de contraste]] augmentent la probabilité de l'apparition de la cavitation. Bien qu'aucun effet indésirable des ultrasons n'ait été observé, compte tenu des nombreux essais cliniques effectués sur des humains, selon les connaissances actuelles, les dommages sont cependant possibles<ref>{{Lien web
|langue = de
|url = https://www.thieme-connect.de/DOI/DOI?10.1055/s-2001-17913
|titre = Kavitation in biologischem Gewebe (Cavitation dans les tissus biologiques)
|auteur = J. Jenne - Radiologische Diagnostik und Therapie Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg 
|site = thieme-connect.de
|date = 2001 
|consulté le = 16 décembre 2015
}}.</ref>. Pour une utilisation sûre de l'échographie, les recommandations et préconisations de la « World Federation for Ultrasound in Medecine and Biology » doivent être respectées<ref>{{Lien web
|langue = en
|url = http://www.wfumb.org/
|titre = World Federation for Ultrasound in Medecine and Biology (WFUMB)
|auteur = WFUMB 
|site = wfumb.org
|consulté le = 16 décembre 2015
}}.</ref>.

=== Utilisation en [[Parodontie|parodontologie]] ===
En dentisterie, les ultrasons permettent d'effectuer le [[détartrage]] dentaire, et c'est le moyen le plus utilisé. Un fin embout métallique vibrant à haute fréquence est passé sur les surfaces dentaires recouvertes de tartre, ce qui permet le décollement de celui-ci. De l'eau est constamment projetée, ce qui permet à la fois, le refroidissement du processus et l'élimination du tartre, fractionné par cavitation. L'aspiration simultanée permet d'éliminer en continu l'eau, les débris de tartre et la salive<ref>{{Lien web
|url = http://www.parodontologie.be/web/detartrage/1011306039/list1186151385/f1.html 
|titre = Détartrage
|auteur = Société Belge de Parodontologie 
|site = parodontologie.be
|consulté le = 16 décembre 2015
}}.</ref>.

=== Utilisations dans l'industrie agroalimentaire ===
Dans l'industrie agroalimentaire, on utilise les [[ultrason]]s de puissance, afin d'améliorer la qualité des aliments, leur [[Texture des aliments|texture]] (homogénéisation, émulsification, gélification), ainsi que leur conservation<ref>{{Lien web
|url = http://www.sinaptec.fr/documentation/article_IT_texture_aliments.pdf
|titre = Agroalimentaire : les ultrasons améliorent la texture des aliments
|auteur = Industrie et Technologies N°847
|site = sinaptec.fr
|format électronique = pdf
|date = avril 2003
|consulté le = 3 octobre 2015
}}.</ref>{{,}}<ref group=Note>La cavitation provoque les effets extrêmes tels que, des jets de liquides jusqu'à une vitesse de {{unité|1000|km/h}} (278 m/s), une pression jusqu'à {{unité|2000|[[Pression atmosphérique|atm]]}} et des températures jusqu'à {{unité|5000|[[Kelvin]]}} ({{unité|4786|°[[Degré Celsius|Celsius]]}}).</ref>.

Les bulles de cavitation, produites par ces ultrasons dans des liquides, peuvent servir<ref>{{Lien web
|url = http://www.hielscher.com/fr/cavitat.htm
|titre = Cavitation ultrasonique dans les liquides
|auteur = Hielscher Ultrasound Technology
|site = hielscher.com
|consulté le = 4 octobre 2015
}}.</ref> :
* de [[catalyse]]ur dans des réactions chimiques,
* à émulsionner des liquides, non [[Miscibilité|miscibles]] par nature, au niveau des [[Goutte (physique)|micro-gouttelettes]] produites, 
* à l'amélioration du pouvoir [[gélifiant]] ou épaississant, d'[[Texturant alimentaire|agents texturants]], comme l'[[amidon]] ou la [[gélatine]], 
* à l'augmentation du [[pouvoir moussant]], par exemple, du [[blanc d'œuf]],
* à l'augmentation de la qualité du [[saumurage]], contribuant ainsi, à la [[conservation de la viande]]<ref>{{Lien web
|url = http://www.hielscher.com/fr/ultrasonic-preparation-of-brines.htm
|titre = Préparation par ultrasons des saumures
|auteur = Hielscher Ultrasound Technology
|site = hielscher.com
|consulté le = 4 octobre 2015
}}.</ref>.

La technique de la cavitation ultrasonique, est aussi utilisée pour dissocier les cellules végétales, en extraire le matériel intracellulaire, et ainsi améliorer le processus d'extraction des principes actifs recherchés.

C'est le cas, en particulier, du [[Safran (épice)|safran]], épice la plus chère au monde (de l'ordre de {{unité|14|euros}}, le gramme), compte tenu qu'il est nécessaire d'obtenir entre {{unité|100000|fleurs}} et {{unité|200000|fleurs}} de [[crocus]], pour extraire {{unité|1|kilogramme}} de cette épice. La technique de l'[[échographie]], appliquée à ce végétal, (le ''[[Crocus sativus]]''), permet d'en extraire plus de {{unité|150|substances}} aromatiques volatiles ainsi que les composés actifs non volatils.

Une étude scientifique a montré que l'{{Lien|fr=ultrasonication|lang=en|trad=sonication}} : 
* permet d'augmenter le rendement de l'extraction,
* de réduire les délais de traitement, compte tenu que les fleurs ne peuvent être récoltées que pendant deux semaines, chaque année, à l'automne<ref>{{Lien web
|url = http://www.hielscher.com/fr/ultrasonically-assisted-saffron-extraction.htm
|titre = Extraction assistée par ultrasons du safran
|auteur = Hielscher Ultrasound Technology
|site = hielscher.com
|consulté le = 4 octobre 2015
}}.</ref>.

=== Utilisation dans l'industrie pétrolière ou gazière ===
==== Injection hydrodynamique ====
La cavitation est un phénomène utilisé pour améliorer la performance de la technique de forage de puits, tant dans l'industrie pétrolière que dans l'industrie gazière. L'avantage de cette méthode est qu'elle combine les effets positifs des méthodes de forage vibratoires et rotatives, en associant : 
* la cavitation, et les effets dynamiques des [[Fracturation hydraulique|ondes de choc]], produites à [[haute fréquence]],
* aux effets statiques de l'outil de coupe de type [[trépan]], utilisant l'eau ou un autre [[fluide de fracturation]], que le forage soit vertical ou horizontal<ref>{{Lien web
|langue = en
|url    = http://masters.donntu.org/2008/fema/aushev/library/10usa.htm
|titre  = Hydrovibrator for Vibro-Rotary Well Drilling
|sous-titre = Hydrovibrateur pour le forage de puits
|auteur = Donntu
|site   = masters.donntu.org 
|consulté le = 23 février 2021
}}.</ref>.

==== Nettoyage ultrasonique du matériel ====
Le système de nettoyage par ultrasons est utilisé pour améliorer le nettoyage des équipements de traitement d'hydrocarbures contaminés ou corrodés. Le système utilise une combinaison d'ultrasons, de produits chimiques et de chaleur pour fournir des résultats de nettoyage supérieurs, tout en consommant moins d'énergie et d'eau. Cela réduit également considérablement les déchets. L'unité est mobile et peut être installée dans une baie de lavage en [[Raffinage du pétrole|raffinerie]] ou à bord d'une [[plate-forme pétrolière|plate-forme]] [[offshore]]<ref>{{Lien web
|langue = en
|url    = https://www.halliburton.com/en-US/ps/pipeline-process-services/process-services/ultrasonic-cleaning-system.html
|titre  = Ultrasonic Cleaning System
|sous-titre = Système de nettoyage par ultrasons
|auteur = Halliburton
|site   = [[Halliburton|halliburton.com]] 
|consulté le = 23 février 2021
}}.</ref>.

== La cavitation dans les adhésifs ==
{{Article détaillé|Cavitation dans les adhésifs}}
Dans les adhésifs mous, la cavitation provient de la force avec laquelle on tire sur le matériau pour rompre l'adhésion. La croissance des cavités occasionne de grandes déformations du matériau et la naissance de bulles de gaz. La dépression induite est à l'origine du phénomène de cavitation<ref>{{Lien web
|url = http://enslyon.free.fr/rapports/physique/Thomas_Garnier_1.pdf
|titre = Cavitation dans les adhésifs mous
|auteur = Thomas Garnier
|site = enslyon.free.fr
|format électronique = pdf
|date = 2006 
|consulté le = 16 septembre 2018
}}.</ref>.

== Supercavitation ==
{{Article détaillé|Supercavitation}}
La '''[[supercavitation]]''' est l'utilisation des effets de cavitation pour créer une grande bulle de [[gaz]] à l'intérieur d'un [[liquide]], permettant à un objet de voyager à grande [[vitesse]] dans ce liquide en étant complètement enveloppé par la bulle. La cavité (c'est-à-dire la bulle) réduit le frottement sur l'objet et fait de la supercavitation une technologie très attrayante et pour cause : le frottement dans l'[[eau]] est environ {{formatnum:1000}} fois plus grand que dans l'[[air]]. La supercavitation est assez étudiée en [[magnétohydrodynamique]] (MHD).

== La cavitation dans la nature ==
La cavitation est exploitée de façon assez singulière dans la nature par la [[crevette pistolet]] qui possède l'une de ses pinces sur-développée par rapport à l'autre<ref>{{en}} [http://stilton.tnw.utwente.nl/shrimp/ Article de l'université de Twente]</ref>. Lorsqu'elle referme cette énorme pince il en résulte un écoulement très violent engendrant une bulle de cavitation hydrodynamique, qui, en implosant, émet une [[onde de choc]] susceptible d'assommer voire tuer le [[plancton]] environnant. Selon un article paru dans la revue scientifique ''[[Science (revue)|{{lang|en|texte=Science}}]]''<ref>{{en}} [http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/289/5487/2114 ''Science''.]</ref>, on a longtemps cru que le bruit provenait de la pince elle-même, avant qu'une équipe néerlandaise démontre l'apparition d'une bulle de cavitation à l'aide d'une caméra rapide. La même équipe a d'ailleurs démontré que cette bulle était luminescente. Selon un documentaire<ref>[http://www.france5.fr/emission/les-armes-de-la-nature/diffusion-du-20-08-2014-11h15 Documentaire « Les armes de la nature », épisode « Les forces invisibles »], [[France 5]]</ref>, il s'agit de [[sonoluminescence]], un bref point chaud d'une température d'au moins {{formatnum:5000}} kelvins, un éclair lumineux et une [[onde de choc]] que la crevette utilise pour capturer sa [[proie]]. La [[squille multicolore]] est également capable de produire des bulles de cavitation avec ses pattes<ref>{{ouvrage|nom1=Patek|nom2=Caldwell|titre=Extreme impact and cavitation forces of a biological hammer: strike forces of the peacock mantis shrimp Odontodactylus scyllarus|date=octobre 2005|pmid=16169943|doi=10.1242/jeb.01831|langue=en}}</ref>. Un phénomène comparable a été observé chez le [[poulpe commun]]<ref>D'après Guerra et al., 2007 cité par [http://doris.ffessm.fr/Especes/Octopus-vulgaris-Poulpe-commun-847 DORIS.]</ref>.

La cavitation existe aussi chez les plantes vasculaires, elle intervient dans le [[xylème]]. Les bulles de vapeur d'[[eau]] rompent la continuité de la colonne d'eau<ref>{{en}} [http://www.homepage.steudle.uni-bayreuth.de/papers/1995/nature1995.pdf E. Steudle (1995). {{lang|en|texte=Trees under tension}}. {{lang|en|texte=Nature}} 378 : 663-664.]</ref> et par conséquent les feuilles ne sont plus hydratées. Des épisodes récurrents de cavitation vont menacer la survie de la plante.

== Notes et références ==
=== Notes ===
{{Références|group=Note}}
=== Références ===
{{Références nombreuses|taille=24}}

== Voir aussi ==
{{Autres projets|wiktionary=cavitation|wiktionary titre=Cavitation
|commons=Category:Cavitation|commons titre=Cavitation}}
=== Bibliographie ===
* ''Cavitation — Mécanismes physiques et aspects industriels'', {{abr|EDP|Édition Diffusion Presse}} Sciences, 1995 {{ISBN|2-86883-451-5}}

=== Liens externes ===
* ''[https://www.youtube.com/watch?v=EpKtdFM49mQ Cavitating Venturi Tube - 0.7in 10deg]'', sur le compte [[YouTube]] de TaiMengineer {{vidéo}}
* {{fr}} [http://www.sinaptec.fr/ultrasons/ultrasons_et_fluides.htm Ultrasons et fluides]
* {{en}} [http://resolver.caltech.edu/CaltechBOOK:1995.001 ''Cavitation and bubble dynamics''], ouvrage de C. E. Brennen (1995)
{{Liens}}
{{Portail|physique|maritime|lacs et cours d'eau}}

[[Catégorie:Dynamique des fluides]]
[[Catégorie:Hydraulique]]
[[Catégorie:Hydromécanique]]
[[Catégorie:Ultrason]]