En la dinámica flúida, la turbulencia o el flujo turbulento es un régimen caracterizado por caótico, del flujo que la característica estocástica de cambia. Esto incluye la difusión baja del ímpetu, la alta convección del ímpetu, y la variación rápida de la presión y de la velocidad en espacio y tiempo. Fluir que no es turbulento se llama el flujo laminar . ( sin dimensiones) el número de Reynolds caracteriza si las condiciones de flujo llevan al flujo laminar o turbulento; e. para el flujo de la pipa, un número de Reynolds sobre cerca de 4000 (un número de Reynolds entre 2100 y 4000 se conoce como flujo transitorio) será turbulento. A las velocidades muy bajas el flujo es laminar, es decir, el flujo es liso (aunque puede implicar vórtices en un gran escala). Como los aumentos de la velocidad, en un cierto punto la transición se hacen al flujo turbulento. En flujo turbulento, los vórtices inestables aparecen en muchas escalas y obran recíprocamente con uno a. La fricción debido a la fricción de piel de la capa de límite aumenta. La estructura y la localización de la separación de la capa de límite cambia a menudo, a veces dando por resultado una reducción de la fricción total. Porque la transición laminar-turbulenta es gobernada por el número de Reynolds, la misma transición ocurre si el tamaño del objeto se aumenta gradualmente, o la viscosidad del líquido se disminuye, o si la densidad del líquido se aumenta.

La turbulencia causa la formación de remolinos de muchas diversas escalas de la longitud. La mayor parte de la energía cinética del movimiento turbulento se contiene en las estructuras del gran escala. El " de la energía; cascades" de estas estructuras del gran escala a las estructuras de una escala más pequeña por un mecanismo de inercia y esencialmente no viscoso. Este proceso continúa, creando estructuras más pequeñas y más pequeñas que produce una jerarquía de remolinos. Este proceso crea eventual las estructuras que son bastante pequeñas que la difusión molecular llega a ser importante y ocurre la disipación viscosa de la energía finalmente. La escala en la cual ésta sucede es la escala de la longitud de Kolmogorov.

En turbulencia de dos dimensiones (como puede ser aproximado en la atmósfera o el océano), la energía fluye realmente a escalas más grandes. Esto se refiere como la cascada inversa de la energía y es caracterizada por un $k^\; \{-\; (5/3)\}$ en el espectro de energía. Ésta es la razón principal por la que ocurren las características del tiempo del gran escala tales como huracanes.

La difusión turbulenta es descrita generalmente por un coeficiente de difusión turbulento . Este coeficiente de difusión turbulento es definido en un sentido fenomenológico, por analogía con las difusivadades moleculares, pero no tiene un significado físico verdadero, siendo dependiente en las condiciones de flujo, y no una característica del líquido, sí mismo. Además, el concepto turbulento de la difusivadad asume una relación constitutiva entre un flujo turbulento y el gradiente de un similar variable malo a la relación entre el flujo y el gradiente que existe para el transporte molecular. En el mejor caso, esta asunción es solamente una aproximación. Sin embargo, la difusivadad turbulenta es el acercamiento más simple para el análisis cuantitativo de flujos turbulentos, y muchos modelos se han postulado para calcularlo. Por ejemplo, en aguas de superficie grandes como los océanos este coeficiente se puede encontrar usar ley de energía de s cuatro-tercer de Richardson 'y es gobernado por el principio de la caminata al azar . En los ríos y las corrientes de océano grandes, el coeficiente de difusión es dado por variaciones de la fórmula de la anciano.

Al diseñar sistemas aflautados, el flujo turbulento requiere una entrada más alta de la energía de una bomba (o del ventilador) que flujo laminar. Sin embargo, para los usos tales como cambiadores de calor y recipientes de la reacción, el flujo turbulento es esencial para el buenos traspaso térmico y mezcla.

Mientras que es posible encontrar que algunas soluciones particulares Navier-Alimentan el movimiento flúido de gobierno de las ecuaciones, todas tales soluciones son inestables en los números de Reynolds grandes. La dependencia sensible de las condiciones de la inicial y de límite hace el irregular del flujo flúido a tiempo y en espacio de modo que una descripción estadística sea necesaria. El ruso Andrey Kolmogorov del matemático propuso la primera teoría estadística de la turbulencia, basada en la noción de la cascada (la energía atraviesa escalas) y de la uno mismo-semejanza. Consecuentemente, las microescalas de Kolmogorov fueron nombradas después de él. Ahora se sabe que la uno mismo-semejanza está quebrada así que la descripción estadística está modificada actualmente . No obstante, la descripción completa de la turbulencia sigue siendo uno de los problemas sin resolver en la física . Según un apócrifo Werner Heisenberg de la historia fue pedido qué él pediría a dios, dado la oportunidad. Su contestación era: " Cuando encuentro a dios, voy a hacerle dos preguntas: ¿Por qué relatividad ? ¿Y por qué turbulencia? Creo realmente que él tendrá una respuesta para el first." Una agudeza similar se ha atribuido al cordero (quién había publicado un libro de texto conocido en la hidrodinámica ) - su opción de Horacio que era los mecánicos de Quantum (en vez de relatividad) y turbulencia. El cordero fue cotizado como diciendo en un discurso a la asociación británica para el adelanto de la ciencia, " Ahora soy un viejo hombre, y cuando muero y voy al cielo hay dos materias en las cuales espero la aclaración. Uno es la electrodinámica de Quantum, y el otro es el movimiento turbulento de líquidos. Y sobre el anterior soy algo optimistic."

Ejemplos de la turbulencia

humo que se levanta de un cigarrillo . Para los primeros centímetros, el flujo sigue siendo laminar, y después llega a ser inestable y turbulento mientras que el aire caliente de levantamiento acelera hacia arriba. Semejantemente, la dispersión de agentes contaminadores en la atmósfera es gobernada por procesos turbulentos.
Flujo sobre una pelota de golf . (Esto puede ser entendida mejor considerando la pelota de golf ser inmóvil, con el aire fluyendo sobre él.) Si la pelota de golf fuera lisa, el flujo de capa de límite sobre el frente de la esfera sería laminar en las condiciones típicas. Sin embargo, la capa de límite se separaría temprano, como el gradiente de presión cambiado de favorable (presión que disminuye en el sentido de chorro) a desfavorable (presión que aumenta del sentido de chorro), creando una región grande de presión baja detrás de la bola que crea la alta fricción de la forma. Para evitar que esto suceda, la superficie se forma hoyuelos para perturbar la capa de límite y para promover la transición a la turbulencia. Esto da lugar a una fricción de piel más alta, pero mueve el punto de la separación de la capa de límite más lejos adelante, dando por resultado una fricción más baja de la forma y una fricción total más baja.
La mezcla del aire caliente y frío en la atmósfera por el viento, que causa la turbulencia del Claro-aire experimentó durante vuelo del aeroplano, así como el pobre que consideraba astronómico (el empañar de las imágenes consideradas a través de la atmósfera.)
La mayor parte de la circulación atmosférica terrestre
El oceánico y atmosférico mezcló las capas y las corrientes oceánicas intensas.
Las condiciones de flujo en muchos equipo industrial (tal como pipas, conductos, precipitadores, depuradores de gas, etc.) y máquinas (por ejemplo, motores de combustión interna y turbinas de gas).
El flujo externo sobre toda la clase de vehículos tales como coches, aeroplanos, naves y submarinos.
Los movimientos de la materia en atmósferas estelares.
Un jet que agota de un inyector en un líquido quieto. Mientras que el flujo emerge en este líquido externo, las capas del esquileo que originan en los labios del inyector se crean. Estas capas separan el jet rápido del líquido externo, y en cierto número de Reynolds crítico llegan a ser inestables y analizan a la turbulencia.
Coches de carreras incapaces de seguirse a través de las esquinas rápidas debido a la turbulencia creada por causar principal del coche de sotaviraje. En condiciones ventosas y/o en la autopista su vehículo consigue golpeado por su estela.
Ayudas redondas del puente debajo del agua. En el verano cuando está fluyendo el río lentamente el agua entra suavemente alrededor de las piernas de la ayuda. En el invierno el flujo es más rápido, así que un número de Reynolds más alto, así que el flujo puede comenzar laminar pero se separa rápidamente de la pierna y llega a ser turbulento.

Ver también

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que ve astronómico
Dispersión atmosférica que modela
Teoría del caos
turbulencia del Claro-aire
Corrientes descendentes * dinámica flúida Ecuación de Darcy-Weisbach
Remolino
El Navier-Alimenta las ecuaciones
Ley de Poiseuille
Mesocyclones * número de Reynolds
Bowling del oscilación
Velocimetry
Vórtice
Generador de vórtice
Turbulencia de estela
Vórtices del extremo del ala
Túnel de viento