turbulensens

Turbulens är ett tillstånd i vätske- eller gasflöden där flödet blir oregelbundet och kaotiskt och varierar över många längdskalor och tidsramar. Den kännetecknas av snabb blandning, hög vorticitet och ett oförutsägbart lokalt beteende. Energin överförs vanligtvis från större till mindre skalor i en energikaskad tills viskositeten dominerar i de små skalorna. Vid höga Reynolds-tal uppträder turbulens oftare än laminära flöden, särskilt i öppna eller komplexa geometrier.

Historiskt har turbulens studerats med statistiska metoder; Kolmogorovs teorier från 1940 och 1941 ligger till grund för beskrivning av småskaliga egenskaper och isotropi i mellan- och småskaliga delar av fältet. Praktisk modellering sker ofta med direktnumeriska simuleringar DNS, stor-eddy-simuleringar LES eller Reynolds-avergerade Navier–Stokes-modeller RANS, beroende på önskad detaljeringsgrad och beräkningskostnader.

Turbulens förekommer i naturen och i tekniska system: i atmosfären och haven, i aerodynamiska eller bilflöden, i kemisk industri och i värme- och massöverföringsprocesser. Den påverkar blandning, värmetransport, tryckförluster och vibrationsdynamik, och därigenom säkerhet, prestanda och energianvändning. Forskningen riktar sig mot bättre statistiska beskrivningar av småskaliga egenskaper, mer exakta modeller för storskaliga fenomen och effektiva numeriska metoder för att simulera turbulenta flöden.