蒸気圧 — CAE用語解説

液体が蒸発しようとする圧力のことだ。CAEで特に重要なのはキャビテーション解析だ。ポンプや水中翼の低圧部で局所圧力が蒸気圧を下回ると、液体が気化して空洞（キャビティ）が発生する。これが壊食や騒音の原因になる。

CFDのキャビテーションモデルでは、流体の圧力が蒸気圧を下回った瞬間に相変化（気化）が起きるとして、Schnerr-Sauerモデルなどで核生成と気泡の成長・崩壊を計算する。蒸気圧は水温によって大きく変わるから、温度との連成が必要な場合も多い。

気泡が崩壊するとき局所的に非常に高い圧力インパルスが生じ、金属表面を削り取る壊食が起きる。船のプロペラや水力タービンのランナ、高圧ポンプのインペラで深刻な損傷を引き起こす。設計ではキャビテーション数という無次元パラメータを使って、発生リスクを事前評価する。

そうだ。蒸気圧は流体材料物性の中でもキャビテーション解析に直結する重要なパラメータで、温度依存性を正確に与えることが解析精度に直接影響する。Antoine式などで温度の関数として与えることが多い。

log(P) = A - B/(C+T) という形の経験式で、温度Tから飽和蒸気圧Pを計算できる。水や有機溶剤の蒸気圧データは文献に豊富にあり、CFDの材料データベースに組み込まれていることが多いよ。