La turbulencia no solo afecta nuestro bienestar durante los vuelos; también desempeña un papel central en la naturaleza y en la tecnología: influye en la forma en que los contaminantes se propagan en la atmósfera, qué tan eficientemente se mezclan el combustible y el aire en los motores de combustión, y limita el transportede líquidos en tuberías, por dar algunos ejemplos. Como resultado, los investigadores han estado intentando durante más de cien años comprender mejor cómo surge la turbulencia. El físico Björn Hof, profesor de IST Austria, ysus colegas. En la edición actual de Naturaleza , el equipo describe por primera vez cómo surge un flujo totalmente turbulento en los flujos de tuberías y ductos cuadrados.
Aunque la turbulencia ya puede aparecer a velocidades más bajas en parches localizados, una gran parte del fluido no se ve afectada y continúa fluyendo de una manera bien ordenada laminar. Sin embargo, esto cambia a velocidades de flujo mayores. El fluido ahora posee una mayor energía cinética, estabilizando así los parches turbulentos que ahora crecen continuamente. Como resultado, todas las áreas laminares se absorben y todo el flujo se transforma en un movimiento de remolino caótico. El flujo completamente turbulento es ahora el estado natural del sistema.
Björn Hof y sus colegas del Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización, la Universidad Erlangen-Nürnberg y la Universidad de Warwick pudieron observar este comportamiento en experimentos y simulaciones por computadora de alta resolución. Por primera vez, el equipofue capaz de verificar con un modelo matemático qué estado es decir, turbulencia localizada o de propagación continua surge a qué velocidades de flujo. Un papel decisivo es desempeñado por los frentes que aparecen en los límites entre parches laminares y turbulentos y cambian su estabilidad.
"Nuestros hallazgos con respecto al inicio de la turbulencia son un punto de partida importante para finalmente obtener una mejor comprensión de los flujos altamente turbulentos", dice Björn Hof. El ejemplo específico de oleoductos muestra que esta pregunta no solo es interesante desde un simple ángulo fundamental: Los costos de bombeo ascienden a miles de millones de dólares, un hecho que se debe principalmente a las pérdidas por fricción resultantes de la turbulencia. Hof agrega: "Una transformación en un flujo laminar podría reducir la pérdida por fricción a menudo más del 90% y, por lo tanto, daría como resultadoahorro de energía muy sustancial "
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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