Кавита́ция (от лат. cavitas (cavitatis) — углубление, полость[1]) — физический процесс образования разрывов сплошности, то есть пузырьков (пустот) в жидкостях в результате местного понижения давления. Этому способствуют зародыши кавитации[2].
Гидравлические удары в момент замыкания сплошности вызывают эрозионное разрушение материала гребных винтов, роторов насосов и т. п., а также специфическую коррозию металлов, из которых сделаны эти детали, из-за того, что пассивирующая оксидная плёнка непрерывно удаляется[3].
При невозможности избежать кавитации на практике её стараются усилить и перевести в режим «суперкавитации» и струйного обтекания[2].
Гидродинамическая кавитация возникает в участках потока, на которых давление понижается до критического значения, ниже которого присутствующие в жидкости пузырьки газа или пара — зародыши кавитации — получают возможность неограниченного роста. Переходя в зону повышенного давления, пузырёк сжимается. Если он содержит достаточно много газа, то возвратится к первоначальному радиусу и способен совершить таким образом несколько циклов затухающих колебаний[2].
Если пузырёк содержит мало газа, он схлопывается полностью в первом же периоде. Сокращение пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается звуковым импульсом, который тем сильнее, чем меньше газа было в пузырьке. При высокой интенсивности кавитации образуется и схлопывается множество пузырьков, которые создают сильный шум сплошного спектра в диапазоне от сотен герц до сотен килогерц. Обтекаемое жидкостью тело оказывается окружено чётко ограниченной кавитационной зоной, заполненной движущимися пузырьками[2].
При идеальном смачивании твёрдого тела идеально однородной жидкостью теоретически кавитационный режим наступает при давлениях значительно ниже давления насыщенного пара[4]. Вычисленная прочность воды на разрыв с учётом тепловых флуктуаций составляет 1500 кгс/см²[5] (150 МПа). В реальности максимальное достигнутое напряжение на разрыв тщательно очищенной воды составляет 280 кгс/см² (28 МПа)[2], а для обычных жидкостей разрыв наступает вскоре после достижения давления насыщенного пара из-за наличия кавитационных зародышей, то есть всякого рода неоднородностей на поверхности твёрдого тела или в жидкости: плохо смачиваемых участков, твёрдых частиц, микроскопических газовых пузырьков в оболочках из поверхностно активных веществ, которые не дают им раствориться, и т. п.[2]