Turbulencia
A medida que la velocidad aumenta, en algún momento se pasa al régimen turbulento.
Aunque las ecuaciones de Navier-Stokes que se remontan al siglo XIX describen adecuadamente tanto el flujo laminar como el flujo turbulento, el mecanismo concreto del inicio del turbulencia siguió siendo un misterio durante mucho tiempo.
Experimentalmente, se había visto que la turbulencia parecía involucrar vórtices más y más pequeños cada vez, pero puesto que los fluidos están hechos de átomos tarde o temprano se llegaría a escalas atómicas donde no podrían existir dichos vórtices y en ese nivel de descripción las ecuaciones de Navier-Stokes no pueden constituir una descripción válida.
Así, inicialmente el matemático francés Jean Leray propuso, en 1934, que la turbulencia es un efecto macroscópico de la estructura atómica.
Así una turbulencia podía ser inicialmente un flujo estable con tres o cuatro movimientos periódicos superpuestos, e ideó un mecanismo por el cual cuando se desata el flujo totalmente turbulento el número de movimientos periódicos se hace infinitamente grande.
Por esta razón durante las tres décadas siguientes la teoría de Hopf-Landau fue aceptada y utilizada ampliamente.
La mayoría de los fluidos que se ven en la naturaleza, así como en las aplicaciones ingenieriles, son turbulentos.
Sin embargo, la mayoría de los investigadores generalmente concuerdan con ciertas características presentes en los flujos turbulentos.
En otras palabras, la turbulencia es un problema multiescala con un gran enlazamiento no lineal entre estas escalas.
Donde: Nótese que se deben aplicar condiciones iniciales y de frontera para tener un problema bien planteado.
Cuando este término aumenta mucho más que el término de difusión al cuadrado, el flujo se vuelve inestable y largas estructuras del flujo se deshacen en torbellinos cada vez más pequeños, hasta que estos son difundidos en calor por los efectos de viscosidad.
La energía cinética puede expresarse por la ecuación: Donde: La escala de la turbulencia disminuye a medida que disminuye la acumulación energética del espectro, esto se explica por el hecho de que al perder la fuente de perturbación (ala, obstáculos naturales) los diámetros de los torbellinos van disminuyendo hasta que estos desaparecen por completo y pasamos al fluido laminar o sea, la energía se disipa al perderse la fuente que la origina.
