캐비테이션수 (Cavitation number)
한 줄 정의: 국부 압력과 증기압의 차이를 동압으로 나눈 무차원수로, 캐비테이션 발생 가능성을 나타냅니다.
쉽게 풀면
물이 빠르게 흐르면 압력이 떨어져 증기 거품이 생기는데, 이것이 캐비테이션입니다. 캐비테이션수 σ=(p−pv)/(½ρV²)는 '압력 여유'를 '흐름의 세기'로 나눈 값입니다. 값이 작을수록 거품이 생기기 쉽습니다.
왜 중요한가
프로펠러·펌프·수중익 실험에서 모형과 실선의 캐비테이션 조건을 맞추려면 캐비테이션수를 일치시켜야 합니다. 그래서 캐비테이션 터널 시험 결과는 대부분 σ에 대한 곡선으로 보고됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
"캐비테이션수 σ=2.5 조건에서 프로펠러 날개 끝의 와류 캐비테이션이 처음 관찰되었다."
특정 σ에서 발생이 시작됨을 보고하는 예문입니다.
조금 더 깊게 보면
기준 압력과 속도를 무엇으로 잡느냐에 따라 σ의 정의가 달라집니다. 프로펠러에서는 전진속도 기준 σ_V나 회전수 기준 σ_n을 쓰며, 날개 단면에서는 압력계수 최솟값 −Cp,min이 σ보다 커지면 캐비테이션이 시작된다고 봅니다. 모형시험에서는 터널 압력을 낮춰 실선과 같은 σ를 맞춥니다.
주의할 점
캐비테이션 발생은 현상이고, 캐비테이션수는 그 가능성을 판정하는 지표입니다. 논문마다 기준 압력·속도 정의가 다르므로 수치를 비교할 때 정의부터 확인해야 합니다.