ტურბულენტობა

ტურბულენტურობა — მოვლენა, რომელიც შეიმჩნევა სითხეებისა და აირების დინებისას და მდგომარეობს იმაში, რომ ასეთი დინებისას წარმოიშობა სხვადასხვა ზომის უამრავი გრიგალი, რის შედეგადაც დინების ჰიდროდინამიკული და თერმოდინამიკული მახასიათებლები (სიჩქარე, წნევა, ტემპერატურა, სიმკვრივე) განცდიან ქაოსურ ფლუქტუაციებს და ამიტომ არარეგულარულად იცვლებიან წერტილიდან წერტილამდე დროის მიხედვით.

ტურბულენტურობა აღიძვრება ლამინარული დინების არამდგრადობის გამო რეინოლდსის რიცხვის დიდი მნიშვნელობების დროს. მაგალითად მილებში, რეინოლდსის რიცხვის კრიზისული მნიშვნელობა, რომლის გადაჭარბების შემდეგ ლამინარული დინება ტურბულენტურში გადადის, . ტურბულენტურია ჰაერის მოძრაობადედამიწის ატმოსფეროში, წყლისა — მდინარეებსა და ზღვებში, აირებისა — მზისა და ვარსკვლავთა ატმსფეროში, სითხეებისა — მილებში, არხებში, სასაზღვრო შრეში.

სხეულთა გარსშემოდენის დროს ტურბულენტურობა შეიძლება გამოწვეული იყოს არა მარტო ნაკადის სასაზღვრო შრის ტურბულენციით, არამედ სხეულებიდან სასაზღვრო შრის მოწყვეტითაც, ტურბულენტურობა შეიძლება წარმოიშვას სხეულებიდან დაშორებულ არეებში, როგორც სიჩქარის წყვეტის ზედაპირის მდგრადობის დაკარგვის გამო, ისე სითხის სიმკვრივის განაწილების მდგრადობის დაკარგვის, ე. ი. კონვექციის გამო.

ტურბულენტური დინების ჰიდროდინამიკური ველების არარეგულარობის გამო იყენებენ ტურბულენტურობის სტატისტიკურ აღწერას: ჰიდროდინამიკურ ველებს განიხილავენ, როგორც წერტილისა და დროის შემთხვევითს ფუნქციებს და შეისწავლიან მათ ალბათურ განაწილებას.

ტურბულენტურობის დროს მოძრაობისა და სითბოს რაოდენობის გადაცემაში ძირითადი წვლილი შეაქვთ ტურბულენტურობის იმ კომპონენტებს, რომელთა მასშტაბიდინების მასშტაბების რიგისაა. მათი ცოდნა აუცილებელია სითხითა და აირით სხეულთა გარსშემოდენის დროს წინააღმდეგობისა და თბოგადაცემის გამოსათვლელად. არსებობს ტურბულენტურობის რამდენიმე ნახევრად ემპირული თეორია, რომლებშიც იყენებენ ტურბულენტურობასა და მოლეკულურ გადატანას შორის არსებულ ანალოგიას.

ნახევრად ემპირულ თეორიებში დიდ როლს ასრულებენ მსგავსების ჰიპოთეზები. მაგალითად თ. კარმანის მიერ შემოთავაზებულ ნახევრად ემპირულ თეორიაში ისინი ძრითად როლს ასრულებენ. ა. კოლმოგოროვმა წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომლის მიხედვით, ტურბულენტურობის მახასიათებლები გამოისახება მისი  ინტენსიურობითა და  მასშტაბით (მაგალითად, ენერგიის დისიპაციის სიჩქარე ). ნახევრად ემპირული თეორიის მიხედვით, მილებშ, არხებსა და სასაზღვრო შრეში სიჩქარის პროფილი ლოგარითმულ კანონს ემორჩილება.

ტურბულენტურობის იმ კომპონენტებს, რომელთა მასშტაბი მცირეა დინების მასშტაბებთან შედარებით, არსებითი წვლილი შეაქვთ სითხის ნაწილაკთა აჩქარებებში, ელექტროგამტარ სითხეებში, მაგნიტური ველის გენერაციაში, ელექტრომაგნიტური ტალღების პარამეტრთა ფლუქტუაციებში და ა. შ. ტურბულენტურობის მცირემასშტაბიანი კომპონენტების შესწავლა ემყარება ა. კოლმოგოროვის ჰიპოთეზას — მსხვილმასშტაბიანი კომპონენტებიდან მცირემასშტაბიან კომპონენტებზე ენერგიის კასკადურ გადაცემას. ამ პროცესის ქაოსურობისა და მრგვალკასკადიანობის გამო რეინოლდსის რიცხვის დიდი მნიშვნელობების დროს მცირე მასშტაბიანი კომპონენტები იქნება სივრცულ-ერთგვაროვანი, იზოტროპიული, კვაზისტაციონარული და განისაზღვრება მსხვილმასშტაბიანი კომპონენტების ენერგიის საშუალო ნაკადით. ტურბულენტურობის მცირემსშტაბიანი კომპონენტების მსგავსების თეორიას იყენებენ ტემპერატურის, წნევისა და სიჩქარის ველების ლოკალური სტრუქტურის დასადგენად.

ლიტერატურა