Turbulență

În mecanica fluidelor, turbulența, respectiv curgerea turbulentă este un regim de curgere caracterizat de fluctuații stocastice ale proprietăților. Acestea se referă la difuzia și transportul (convecția) momentului, variațiile rapide de presiune și viteză în spațiu și timp.

Laureatul premiului Nobel Richard Feynman afirmă despre turbulență că ar fi „cea mai importantă problemă nerezolvată a fizicii clasice”.^[1]

Asocierea turbulenței cu mișcarea fluidelor a fost făcută în 1883 de către Osborne Reynolds, om de știință britanic, unul din pionierii studiului curgerilor turbulente, care a denumit această mișcare ca „mișcare sinuoasă”. G. I. Taylor și Theodore von Kármán au formulat în 1937 următoarea definiție: „Turbulența este o mișcare neregulată, care apare în fluide (gazoase sau lichide) când curg peste suprafețe solide, sau chiar când curenți (straturi) alăturați ai aceluiași fluid curg unul peste altul.”^[2] Prezența neregularității este, deci, indispensabilă pentru definirea turbulenței. Existența ei face ca mișcarea să nu poată fi descrisă analitic printr-o funcție de timp și spațiu, dar poate fi descrisă pe baza legilor probabilităților.

Curgerea în care energia cinetică este disipată datorită frecărilor viscoase se numește curgere laminară. Deși nu există o teorie satisfăcătoare care să lege fenomenul de turbulență de numărul Reynolds, curgerile pentru care acest număr este mare decurg turbulent, iar cele la care este mic decurg laminar. Pentru curgeri în țevi, un număr Reynolds peste 4000 indică o curgere turbulentă, iar unul sub 2100 o curgere laminară. Domeniul care corespunde curgerilor cu număr Reynolds între 2100 și 4000 este considerat de tranziție.

În cazul în care proprietățile fluctuante statistic nu manifestă preferință pentru o anumită direcție de curgere, turbulența se consideră omogenă. Turbulența izotropă este caracterizată de invarianța valorilor medii ale componentelor vitezei și a derivatelor lor spațiale în raport cu grupul rotațiilor.

Vezi și

Note

^ en „Turbulence theory gets a bit choppy”. USA Today. 10 septembrie 2006.
^ Lexicon de termodinamică și mașini termice. Vol. IV S-Z. Coordonatori: Dan Ștefănescu, Dragoș Sfințescu, Mircea Marinescu, Ioan Ganea, Stoian Petrescu. Editura Tehnică, București, 1991, p. 218.

Bibliografie

en Kolmogorov, Andrey Nikolaevich (1941). „The local structure of turbulence in incompressible viscous fluid for very large Reynolds numbers”. Proceedings of the USSR Academy of Sciences. 30: 299–303. , tradus în engleză în Proceedings of the Royal Society of London, Series A: Mathematical and Physical Sciences, vol. 434, iss. 1991, pp. 9–13, DOI: 10.1098/rspa.1991.0075
en Kolmogorov, Andrey Nikolaevich (1941). „Dissipation of Energy in the Locally Isotropic Turbulence”. Proceedings of the USSR Academy of Sciences. 32: 16–18. , tradus în engleză în Proceedings of the Royal Society of London, Series A: Mathematical and Physical Sciences, vol. 434, iss. 1991, pp. 15–17, DOI: 10.1098/rspa.1991.0076
en G. K. Batchelor, The theory of homogeneous turbulence. Cambridge University Press, 1953
en Falkovich, Gregory and Sreenivasan, Katepalli R., Lessons from hydrodynamic turbulence Arhivat în 3 martie 2016, la Wayback Machine., Physics Today, vol. 59, no. 4, pages 43–49 (April 2006)
en U. Frisch, Turbulence: The Legacy of A. N. Kolmogorov, Cambridge University Press, 1995
en P. A. Davidson Turbulence - An Introduction for Scientists and Engineers. Oxford University Press, 2004.
en P. A. Durbin and B. A. Pettersson Reif Statistical Theory and Modeling for Turbulent Flows. Johns Wiley & Sons, 2001.
en T. Bohr, M.H. Jensen, G. Paladin and A. Vulpiani, Dynamical Systems Approach to Turbulence, Cambridge University Press, 1998

Legături externe

Curgere turbulentă într-o țeavă. NplrDarMDF8 pe YouTube

en Centrul de Cercetări pentru Turbulență Arhivat în 24 ianuarie 2007, la Wayback Machine., la Universitatea Stanford
en Articol în Scientific American Arhivat în 13 mai 2008, la Wayback Machine.
en Prognoze meteorologice
en Baza de date CFD internațională iCFDdatabase Arhivat în 1 februarie 2008, la Wayback Machine.

[1] „Turbulence theory gets a bit choppy”. USA Today. 10 septembrie 2006.

[2] Lexicon de termodinamică și mașini termice. Vol. IV S-Z. Coordonatori: Dan Ștefănescu, Dragoș Sfințescu, Mircea Marinescu, Ioan Ganea, Stoian Petrescu. Editura Tehnică, București, 1991, p. 218.

[1]

[2]