Turbulencia Igen, de szakaszosan
1. ábra: Turbulens folt: Az ábrán egy "turbulens foltot" figyelünk meg, egy olyan tartományt, amelyben az áramlás rendezetlen, lamináris áramlással van körülvéve. Ennek a foltnak a kontúrjai idővel deformálódnak, de az áramlás által elfoglalt része, a turbulens frakció lényegében állandó marad.
A SPEC instabilitási és turbulencia csoportja kísérleti úton vizsgálja az átmenetet a modelláram lamináris és turbulens.
Akár légköri áramlásokban, hűtőkörökben, akár repülőgép körül, a víz, a levegő vagy bármely más folyadék áramlása néha lamináris (nyugodt és szabályos), néha turbulens (rendezetlen). Az összes áramlást egy dimenzió nélküli szám, a Reynolds-szám, R jellemzi, amely az áramlás sebességét és geometriáját viszonyítja a mozgó folyadék viszkozitásához. Lamináris, alacsony Reynolds-számmal, és turbulenssé válik, ha az utóbbit megnövelik, például a folyadék sebességének növelésével. Ezután a turbulenciára való áttérésről beszélünk.
Sok áramlásnál, például egy csővezetékben lévő víznél, az átmenet hirtelen történik, és összetett tér-idő dinamikához vezet. Szubkritikus átmenetről beszélünk, amelynek a mai napig nincs hivatalos leírási kerete. Így ha az otthoni vízvezetékeink átlátszóak lennének, mindannyian képesek lennénk megfigyelni a turbulens foltok jelenlétét (1. ábra), amelyek jelenléte ezen turbulenciára való átmenet egyik legjelentősebb megnyilvánulása.
Paplan átfolyási terv
Az áramlást egy átlátszó végtelen heveder (1) légrésében kapjuk, amelyet korongok (2) vezérelnek, egyenletes sebességgel hajtanak és vízzel töltött tartályba merülnek. Két, + U és –U sebességgel mozgó fal között síkáramot kapunk, egyenletesen nyírva. Az áramlás hasznos hossza 1 méter, a nyírt folyadékréteg vastagsága 2h = 7mm. Az átmenetet vezérlő vezérlőparaméter a Reynolds-szám: R = Uh/n, ahol n a viszkozitás. Az áramlást finom lézerrel megvilágított ezüst csillámmal vetik be. Feladatuk az áramlás mozgásának fordítása, amely eltér a kezdeti nyírástól. A képgyűjtő és -feldolgozó rendszer lehetővé teszi az átmenet kvantitatív jellemzését.
A SPEC-csoport elkötelezte magát a turbulenciára való áttérés kísérleti tanulmányozása iránt a Couette flow síkban (lásd a betétet), amely a hidrodinamika szubkritikus átmeneteinek prototípusa. Zavartalanul az áramlás lamináris marad. Ha az övre merőleges vízinjekció zavarja, az esettől függően a zavar pillanatnyi lazulása, vagy stabil vagy metastabil turbulens folt képződése figyelhető meg (1. ábra). Fejlődését a turbulens frakció időbeli mérése követi (2. ábra). Amikor a Reynolds-szám az első küszöb alatt marad, az R Rc, a két korábbi viselkedés mellett, a turbulens folt stabil és korlátlan ideig fenntartható.