آشفتگی

در دینامیک سیالات، تلاطم، آشفتگی یا جریان آشفته به نوعی رژیم جریان گفته می‌شود که مشخصهٔ آن تغییرات تصادفی و آشوبناک خصوصیات سیال است. با این وجود اغلب ادعا می‌شود که تعریف دقیقی برای آشفتگی وجود ندارد، و بسیاری از محققان از تعاریف ارائه شده در گذشته استفاده می‌کنند. یکی از بهترین تعاریف توسط تئودوره فون کارمن ارائه شده‌است: آشفتگی حرکت نامنظمی است که عموماً زمانی که سیالات از روی سطوح جامد عبور می‌کنند یا حتی هنگامی که جریان‌هایی از یک نوع سیال در مجاورت هم قرار گرفته یا از روی یکدیگر عبور می‌کنند، دیده می‌شود. برای به‌دست آوردن این مقدار از واحدی به نام عدد رینولدز که پارامتری بدون بعد است استفاده می‌شود.

بیان توضیحی نظری برای آشفتگی یکی از قدیمی‌ترین مسائل حل نشدهٔ فیزیک است.http://math.ucr.edu/home/baez/physics/General/open_questions.html ریچارد فاینمن از این مسئله به عنوان مهم‌ترین مسئله حل نشده فیزیک کلاسیک یاد کرده‌است.http://www.usatoday.com/tech/science/columnist/vergano/2006-09-10-turbulence_x.htm

یکی از تفاوت‌های جریان‌های آشفته با آرام در نوع حرکت ذرات است که هرچه آشفتگی بیشتر باشد حرکت ذرات بی‌نظم‌تر خواهد بود. این تفاوت اولین بار توسط ازبورن رینولز و از طریق پرتاب جوهر با سرعت‌های متفاوت در یک محفظه آب انجام شد و نتیجه حاکی از آن بود که هرچه سرعت جوهر بیشتر باشد حرکت جوهر در آب شکل بی‌نظم‌تری می‌گیرد.مکانیک سیالات نوشته اروین شیمز ترجمه علیرضا انتظاری نشر نورپردازان صفحهٔ ۳۱۳

وجود آشفتگی با عدد بی‌بعد رینولدز تعیین می‌شود:فیزیک پایه جلد دو، سیالات حرارت و امواج نوشته فرانک جی بلت ترجمه محمد خرمی انتشارت فاطمی صفحهٔ ۳۵۷

که در آن:
 سرعت مشخصه سیال است
  طول مشخصه جریان است
 گرانروی (Pa s or N s/m²)یا
 گرانروی سینماتیکی (ρ) (m²/s)
  چگالی سیال است
 دبی حجمی(m³/s)
 مساحت مشخصه جریان (m²)

 مشخصه‌ها 
آشکارترین مشخصه‌های آشفتگی عبارتند از:فیزیک جریان‌های آشفته نوشته بیژن فرهانیه، انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شریف، ۱۳۸۸، شابک: ۹-۰۰۶-۲۰۸-۹۶۴-۹۷۸
 آشفتگی یک پدیده ناپایدار و نامنظم است. وسعت این بی نظمی چنان زیاد است که به هر اندازه هم که سعی در تکرار شرایط مرزی برای یک جریان مورد نظر شود باز هم جزئیات جریان هرگز تکرار نخواهند شد.
 آشفتگی داری طیف گسترده‌ای از گردابه‌های با اندازه‌های متفاوت است و این مقیاس‌های مختلف همزمان با هم در یک جریان آشفته وجود دارند.
 آشفتگی در عددهای رینولدز بالا اتفاق می‌افتد زیرا با افزایش عددهای رینولدز تمایل به ناپایداری افزایش می‌یابد.
 آشفتگی باعث اتلاف انرژی می‌شود. در فرایند آبشار انرژی، انرژی از مقیاس‌های بزرگ به مقیاس‌های کوچک منتقل می‌شود و در مقیاسهای کوچک این انرژی از طریق گرانروی از بین می‌رود. از طریق همین مکانیزم آبشار انرژی است که جریان‌های آشفته به سرعت انرژی خود را از دست می‌دهند؛ بنابراین این جریان‌ها برای حفظ آشفتگی همیشه نیاز مستمر به یک نیروی محرکه خارجی دارند.
 آشفتگی یک پدیده پیوسته‌است. این بدان معناست که کوچک‌ترین مقیاس آشفتگی از متوسط اندازه پایش مولکولی خیلی بزرگتر است.
 آشفتگی یک پدیده سه بعدی و دورانی است و زمانی اتفاق می‌افتد که جریان دارای نوسانات نامنظم و ناپایدار سه بعدی باشد.
 آشفتگی دارای خاصیت پخش شوندگی بسیار قوی است که توسط گردابه‌های صورت می‌گیرد.
 مقیاس‌های بزرگ آشفتگی در عددهای رینولدز بالا تحت تأثیر گرانروی نیستند. اما اندازه کوچک‌ترین مقیاس‌ها توسط گرانروی تعیین می‌شود.
 آشفتگی یکی از مشخصه‌های جریان است (نه سیال).

 چاله هوایی 
چاله هوایی یا توربولانس به جریان هوای قوی به سمت پایین در هنگام پرواز هواپیما می‌گویند. هنگامی که هواپیما با چاله هوایی برخورد کند دچار تکانهای شدید می‌شود از این رو اصطلاحاً آن را چاله هوایی گویند.

 جستارهای وابسته 
 نظریه آشوب
 مکانیک سیالات
 معادله ناویه استوکز
 معادله برنولی
 عدد رینولز
 ازبورن رینولز

 پانویس 

 منابع 

 Falkovich, Gregory and Sreenivasan, Katepalli R. Lessons from hydrodynamic turbulence, Physics Today, vol. 59, no. 4, pages 43–49 (آوریل ۲۰۰۶). 
 U. Frisch. Turbulence: The Legacy of A. N. Kolmogorov. Cambridge University Press, 1995.
 T. Bohr, M.H. Jensen, G. Paladin and A.Vulpiani. Dynamical Systems Approach to Turbulence, Cambridge University Press, 1998.

 پیوند به بیرون 

 Center for Turbulence Research , دانشگاه استنفورد
 Scientific American article
 Air Turbulence Forecast
 international CFD database iCFDdatabase


رده:آشفتگی (فیزیک)
رده:آیرودینامیک
رده:پدیده‌های انتقال
رده:دینامیک سیالات
رده:رژیم‌های جریان
رده:مفاهیم فیزیکی
رده:نظریه آشوب