זרימה טורבולנטית
ויקיפדיה האנציקלופדיה encyclopedia
במכניקת הזורמים, זרימה טורבולנטית (זרימה עירבולית) היא זרימת נוזל באופן לא מסודר ואקראי. על כן ניתן לחשב את התנהגותה הממוצעת לאורך הזרימה בלבד, וקשה להסיק על נתוני הזרימה בנקודה כלשהי לפי נקודה סמוכה. רוב הזרימות הטבעיות והתעשייתיות, כגון זרימה באטמוספירה, באוקיינוסים, במכוניות ובמטוסים, הן טורבולנטיות בשלמותן או במקצתן. בזרימה טורבולנטית ניתן לראות כי פרמטרים מרכזיים של הזרימה, כגון מהירות ולחץ משתנים בצורה אקראית, כתוצאה מכך יש לזרימה מגוון רחב של זמנים ומרחקים אופייניים.[1]
יש לערוך ערך זה. הסיבה היא: הסברים בגוף הערך לא נהירים ואינם מספקים, המשוואות אינן מוסברות דיין אף לא לקורא בעל רקע מדעי. | |
זרימה טורבולנטית מאופיינת בשלוש תכונות מרכזיות:
זרימה "מסודרת", שאינה טורבולנטית, נקראת זרימה למינרית.
זרימה טורבולנטית נגרמת על ידי עודפים של אנרגיה קינטית בחלקים של הזרימה, אשר גוברים על האפקט המרסן של צמיגות הזורם. מסיבה זו קל יותר לייצר טורבולנציה בזורמים בעלי צמיגות נמוכה מאשר בזורמים בעלי צמיגות גבוהה במיוחד. במילים אחרות, החל ממהירות מסוימת, מערכת הזרימה הופכת רגישה במיוחד להפרעות זעירות בזרימה (כמו בכל מערכת כאוטית), והטורבולנציה צומחת באופן מורכב מתוך הבדלים קטנים במהירות וכיוון הזרימה המקומי, זאת שכן הצמיגות האופיינית שלה אינה מסוגלת לרסן את ההפרעות הקטנות ולהחזיק את המערכת במצב היציב של זרימה למינרית סדורה.
כדי לנבא אם תתפתח בזרימה מסוימת זרימה למינרית או טורבולנטית, מקובל להסתכל על מספר ריינולדס. מספר ריינולדס מראה האם הזרימה תגביר הפרעות (במספרי ריינולדס גבוהים) ואז תיווצר זרימה טורבולנטית. כך, בזרימה בצינור מקובל להגיד שיש מעבר לזרימה טורבולנטית במספר ריינולדס של כ-2000. עם זאת, ניתן לדחות התפתחות טורבולנציה על ידי הפחתת ההפרעות (לדוגמה על ידי שינוי צורת הכניסה של הזורם למערכת).
חתן פרס נובל ריצ'רד פיינמן תיאר זרימה טורבולנטית בתור "הבעיה הלא פתורה החשובה ביותר של הפיזיקה הקלאסית."[2] כמו כן, לפי אגדה אורבנית, כאשר ורנר הייזנברג נשאל מה הוא היה שואל את אלוהים לו ניתנה לו ההזדמנות, הוא ענה: "כאשר אפגוש את אלוהים, אשאל אותו שתי שאלות: למה יחסות? ולמה טורבולנציה? ואני באמת חושב שתהיה לו תשובה לראשון."[3]