Turbulens

Turbulens i strømmende vann

Turbulens er et samlebegrep innom først og fremst fluiddynamikk (som aerodynamikk og hydrodynamikk), for de strømningene som skjer ved forholdsvis høy hastighet, store friksjonskrefter og lav viskositet. En annen måte å si det på, er at turbulens kan skje ved høye reynoldstall. Det finnes ingen eksakt definisjon av turbulens.

En strømning som ikke er turbulent kalles laminær strømning.

Turbulente strømmer er tilfeldige i den forstand at det ikke går an å forutse hvilken hastighet strømmen vil ha på et gitt sted på et gitt tidspunkt. Derimot kan det beskrives statistisk. Det er også ikke-lineært, da små forstyrrelser kan medføre store forandringer av strømningene. Jo høyere reynoldstallet er, desto mer følsom er strømmen for forstyrrelser og desto større er sannsynligheten for at strømmen blir turbulent. Turbulens medfører også en økt diffusjon, da turbulens kjennetegnes av hurtig varierende strømninger i forskjellige retninger.

Ved turbulens dannes relativt store virvler som etterpå danner flere mindre virvler som i sin tur etter hvert oppløses gjennom at bevegelsesenergien blir til varme. Tendensen at storskala-variasjoner etterpå omdannes til småskala-variasjoner gjelder også for andre skalarer.

Turbulens i atmosfæren

Et godt synlig - og ofte hørbart - tegn på turbulens i atmosfæren er bygeskyer (Cumulonimbus). Tordenvær og hagl er tegn på kraftig turbulens, likeså hvis en ser uregelmessige bevegelser i skymassene. Tornadoer er en ekstrem form for turbulens.

Cumulonimbus, bygesky. Slike skyer er tegn på lokalt sterk turbulens i atmosfæren.

Et jevnt skylag, f.eks. ved tiltykning foran en varmfront, er derimot et tegn på laminære luftstrømmer.

Lokal kan turbulens også skapes av terrengformasjoner, f.eks. i kupert terreng og i trange bygater med høyhus på begge sider.

Fordeler og ulemper

Ofte er det fordeler med å maksimere eller minimere turbulensen. Ved kjemiske prosesser, som forbrenning i en bilmotor, er mye turbulense en fordel, da dette fordeler gassene bedre og gir en renere forbrenning. Derimot er turbulens en ulempe ved at den skaper mer luft- eller vannmotstand ved fremdrift av fly, biler, tog, skip osv. Derfor forsøker en, bl.a. med vindtunnelforsøk, å minimere turbulensen ved utforming av transportmidler. I naturen kan kraftig turbulens, f.eks. ved tornadoer, være svært farlig.