Laminaire en turbulente stroming

De twee stromingsregimes, laminaire stroming en turbulente stroming, die we bij de weerstandskracht zagen, zullen we vaak tegenkomen in deze module. Stromingen gedragen zich zo anders in deze twee regimes, dat ze meestal verschillende behandeling vragen. Bij lage waarden van $Re$ is een stroming laminair, bij hoge waarden turbulent. Het hangt van de geometrie van de stroming af (door een buis, rond een bol, tussen platen, enz.) bij welke waarde van $Re$ het omslagpunt ligt.

Klik hier voor een simulatie van laminaire stroming.^w


Gezien op de schaal van de kleinste wervels is trouwens iedere stroming laminair.
Bekijk bijvoorbeeld de wervels in onderstaande simulatie.
Op grotere schaal is de stroming tamelijk willekeurig, maar op microschaal zijn het allemaal afschuivende lagen - en daar wordt de energie gedissipeerd in de vorm van warmte.


Het gedrag van een turbulente stroming wordt geheel door de fysische vergelijkingen vastgelegd, en zou dus in principe voorspelbaar moeten zijn. De vergelijkingen zijn echter niet-lineair, waardoor zelfs de kleinste afwijkingen van de beginsituatie uiteindelijk gevolgen hebben voor de hele stroming. Een turbulent systeem is dus een chaotisch^w systeem.

Volgens een (niet-authentiek) verhaal zou Werner Heisenberg, een van de grondleggers van de quantummechanica, hebben gezegd: "Mocht ik God ontmoeten, dan zal ik hem twee vragen stellen: Waarom relativiteit? En waarom turbulentie? Volgens mij zal hij op de eerste vraag wel een antwoord hebben." (Marshak (2005))

⊕ Etymologie

laminair: lamina (Latijn) = "dunne plaat, laagje, blad"
turbulent: turbulentus (Latijn) = "opstandig, stormachtig, verstoord"

Bronnen

Marshak (2005), Marshak, Alex (2005). 3D radiative transfer in cloudy atmospheres (geciteerd op Wikipedia^w)