turbulencji

Turbulencja, w liczbie mnogiej turbulencje, to złożony, chaotyczny stan przepływu cieczy lub gazu, w którym prędkość i ciśnienie ulegają nieregularnym fluktuacjom. W odróżnieniu od laminarnego przepływu, w którym warstwy płynu przesuwają się łagodnie i bez mieszania, turbulencje generują wiry i gwałtowne mieszanie mas powietrza lub cieczy.

Właściwości turbulencji obejmują obecność wielu skal eddy o różnych rozmiarach, od dużych do bardzo małych, przez co przepływ jest silnie zniekształcony i mieszany. Energia ruchu przepływu przemieszcza się od większych eddy do mniejszych w procesie zwanym kaskadową transferem energii, aż na skali Kolmogorowa zostaje rozpraszana poprzez tarcie i przekształcona w ciepło. Podstawowym opisem dynamicznym jest liczbowa liczba Reynoldsa; wysokie wartości Re sprzyjają powstawaniu turbulencji, choć dokładne warunki zależą od geometrii i przepływu.

Klasyfikacja turbulencji obejmuje je w kontekście atmosfery, rurociągów i procesów przemysłowych. Turbulencje atmosferyczne powstają wskutek różnic temperature i wiatru, shearu oraz przeszkód terenowych, a także konwekcji. W inżynierii rozróżnia się turbulencje mechaniczne, mieszane i izotropowe, choć w praktyce rzadko występują idealnie izotropowe warunki. Teoria Kolmogorowa opisuje zakres inertialny i charakterystyczne spektrum energii.

Zastosowania i skutki turbulencji obejmują prognozowanie pogody, projektowanie samolotów i struktur, a także procesy mieszania w chemii i inżynierii. Modelowanie turbulencji obejmuje metody numeryczne takie jak DNS, LES i RANS, wspierane obserwacjami z radarów, lidarów i sond.