Ida Hansson
Turbulens är ett fenomen som påverkar allt från flygplan i luften till blodflödet i kroppen.
Trots att det studerats i över ett sekel finns fortfarande många frågor om hur det egentligen fungerar.
Nu pekar ny forskning på att en viktig del av förklaringen kan behöva kompletteras. Upptäckten kan i framtiden få betydelse för både flygteknik och medicinsk forskning, enligt ett pressmeddelande från KTH.
Ny syn på virvlar
I en studie från KTH, publicerad i tidskriften Scientific Reports, har forskare undersökt hur turbulenta flöden bildas.
Traditionellt har forskare utgått från att stora virvlar i en vätska bryts ner i allt mindre virvlar. Energin förs då stegvis vidare till mindre skalor tills den slutligen försvinner.
Men enligt datasimuleringar som forskarna gjort kan processen ibland också fungera i motsatt riktning.
Små virvlar kan organisera sig i mönster som tillsammans skapar större rörelser i flödet.
Simuleringar gav ledtrådar
Forskarna började sina simuleringar med två stora virvlar som roterade åt motsatta håll. Detta skapade ett kraftigt töjningsfält i vätskan, där flödet sträcktes ut i en riktning och pressades samman i en annan.
Detta gav i sin tur upphov till många små virvlar.
När dessa små rörelser organiserade sig började de tillsammans skapa större flödesstrukturer.
Johan Hoffman, professor i numerisk analys vid KTH, säger i pressmeddelandet att resultaten visar att energin i turbulens ibland kan röra sig i flera riktningar samtidigt.
Möjliga framtida användningar
Enligt Hoffman betyder upptäckten inte att tidigare teorier är fel. Den klassiska modellen, där energi går från stora till små virvlar, kan fortfarande gälla i många situationer.
Men forskarna menar att det också kan finnas en omvänd process där små virvlar bygger upp större strukturer.
Upptäckten kan på sikt påverka flera områden där turbulens spelar en viktig roll.
Exempelvis kan bättre förståelse av virveldynamik bidra till effektivare flygplansdesign och förbättrad aerodynamik i fordon.
Forskningen kan även få medicinska tillämpningar, bland annat i utvecklingen av mekaniska hjärtklaffar och i planering av behandlingar vid hjärtsjukdomar.
Källor: KTH
