turbolenza

Turbolenza è lo stato irregolare e caotico di un flusso di fluido, in cui le variazioni di velocità e di pressione si susseguono in modo complesso nel tempo e nello spazio. In un flusso turbolento l’energia cinetica si dissipa attraverso una cascata di scale, dai grandi vortici alle micro-irregolarità, favorendo miscelazione e diffusione molto più intense rispetto al flusso laminare.

Le cause includono instabilità del flusso, sforzi di taglio elevati e condizioni di numero di Reynolds elevati; spesso nasce quando l’inerzia prevale sulla viscosità. Caratteristiche tipiche: comportamento non lineare, vortici tridimensionali, variazioni rapide di velocità e di pressione; effetti statistici, eterogeneità e anisotropia vicine alle superfici.

Si distingue tra turbolenza sviluppata e transitoria; spesso è omogenea e isotropa solo a livello statistico, ma in pratica è principalmente anisotropa, soprattutto vicino a superfici e in flussi di parete. Può essere compressibile o incompressibile a seconda della velocità e del medium.

Misurazione e modellazione si basano su concetti come il numero di Reynolds Re = UL/ν. Le tecniche computazionali includono direct numerical simulation (DNS), large-eddy simulation (LES) e modelli di chiusura come k-ε e k-ω. In meteorologia ed aeronautica la turbolenza influenza dispersione, trasporto di calore e perdita di carico.

Applicazioni principali si riscontrano in aerodinamica, ingegneria idraulica, climatologia, oceano e ambiente. Le turbolenze influenzano prestazioni di velivoli, efficienza di turbine eoliche, diffusione di inquinanti e processi di miscelazione.