Nueva ecuación ayuda a desentrañar la conducta de la turbulencia
La turbulencia es un fenómeno muy común que puede afectar a las condiciones meteorológicas, alterar en gran medida el movimiento de sustancias contaminantes, amortiguar la velocidad de un vehículo, o desempeñar un papel en la forma en que se mezclan los reactivos químicos y en la forma en que se comportan los motores de combustión. El fenómeno es todavía muy difícil de entender, y los científicos no pueden predecir con facilidad cómo se comportará un flujo turbulento.
Mientras trabajaban en este problema, Charles Meneveau, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad Johns Hopkins, y Yi Li, estudiante doctoral en el departamento, desvelaron la nueva fórmula.
Esta ecuación ofrece un atajo matemático para describir una característica compleja de la turbulencia llamada intermitencia. Resuelve específicamente una sola pieza del rompecabezas integral de la turbulencia, pero una pieza muy importante.
La intermitencia se refiere a cambios abruptos y muy concentrados en la velocidad de un fluido en movimiento. Si se traza la velocidad de un fluido en un gráfico, estos cambios aparecen como caídas o subidas bruscas en lugar de cuestas lisas y suaves. Se dice que estos cambios bruscos son intermitentes porque ocurren de modo poco frecuente dentro de un flujo turbulento, pero cuando lo hacen, pueden ser bastante violentos.
Esta característica ha sido particularmente difícil de incluir en modelos informáticos de la turbulencia porque representarla de forma numérica requiere un gran número de cálculos y una potencia gigantesca de computación.
 | | Yi Li y Charles Meneveau inspeccionan un túnel de viento en el que se hacen experimentos de turbulencia. ((Foto: Will Kirk)) |
Meneveau y Li diseñaron un atajo rastreando dos partículas cuando se mueven en el flujo turbulento como dos globos arrastrados por una ráfaga de viento. La ecuación resultante les dio una herramienta para predecir la intermitencia meramente resolviendo esta ecuación simple en lugar de tener que resolver complicados modelos informáticos de la turbulencia.
Creen que la ecuación ayudará a los investigadores a crear modelos más precisos que se pueden usar para predecir pautas meteorológicas, el movimiento dentro de masas de agua, y hasta algunos eventos turbulentos que se producen dentro de un motor de combustión interna. También interesa a los astrofísicos porque, por ejemplo, los campos magnéticos en el espacio interplanetario muestran características turbulentas intermitentes.
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