در مکانیک سیالات ، جریان آشفته ، جریان آشفته یا به طور ساده آشفتگی به جریان سیالی گفته می شود که در آن ذرات به صورت غیر خطی، یعنی به صورت آشفته با تلاطم و گرداب ، بر خلاف جریان آرام مخلوط می شوند . در این مورد قانون Poiseuille اعمال نمی شود . این نوع جریان نویزدار است. در زمینه هیدرولیک به عنوان یک جریان در رژیم آشفته تعریف می شود .
هنگامی که انتقال تکانه توسط جابجایی مهم است و توزیع فشار، چگالی، سرعت (و غیره) جزء تصادفی متغیرهای زیاد (در فضا و/یا زمان) یک جریان در بالاترین امواج متلاطم گفته می‌شود.
مشکل تلاطم یکی از پدیده هایی است که هنوز در فیزیک مدرن باید حل شود ، و فقدان یک نظریه خوب که به یک سری توصیفات آماری و پدیدارشناختی انسجام و قابل پیش بینی بدهد وجود دارد. ابرهای بارانی شایع ترین علت تلاطم هستند .
یک جریان تحت یک رژیم آشفته می‌تواند در موقعیت‌های مختلف، هم در سطوح آزاد و هم در جریان‌های محدود رخ دهد، که این امر در موقعیت‌های جریان زیاد رایج است . پرمصرف ترین پارامتر برای تایید وجود این رژیم عدد رینولدز است . معمولاً اگر این مقدار بیشتر از 2500 باشد، رژیم آشفته در نظر گرفته می شود. با این حال، این محدودیت ممکن است بسته به موقعیت ها و نویسندگان متفاوت باشد .
تاریخچه نظریه
اولین تلاش نظری مرتبط که قادر به موفقیت است توسط آندری کولموگروف (1945) با قانون قدرت معروف او در مورد طیفی از “گرداب ها” که نشان دهنده توزیع انرژی (آبشار انرژی) است که از گرداب های بزرگتر به گرداب های کوچکتر “جریان” می شود، شناسایی شده است. . [ 1 ] از لحظه‌ای که مکانیزم فیزیکی توزیع تکانه زاویه‌ای را در یک سیال در مقیاسی (بزرگ، یا حداقل به اندازه‌ای بزرگ که اتلاف ناشی از ویسکوزیته غالب نباشد) معرفی می‌کند، مقداری گردابه غیرصفر ایجاد می‌شود. قضیه گردش کلوینتضمین می کند که این گرداب نمی تواند به طور طبیعی حذف شود (بدون ویسکوزیته، در عمل) اما پیکربندی فضایی یک سازه با تلاطم می تواند تکامل یابد.
در سال 2019، مدل‌های تلاطم راه‌حلی را برای تعیین چگونگی پراکندگی اغتشاش در جریان یافتند که یک مسئله مهم جریان اساسی است. [ 2 ]
تلاطم هوای صاف (TAC )
هنگامی که گرادیان استاتیکی اتمسفر پایدار است، یعنی زمانی که دمای پتانسیل با ارتفاع کاهش می‌یابد، که معمولاً در جو آزاد (بین 1.5 کیلومتر تا 12 کیلومتر ارتفاع) و برش باد با ارتفاع (یعنی باد با افزایش یا کاهش می‌یابد) اتفاق می‌افتد . ارتفاع)، که به طور کلی در مجاورت یک جت سطح بالا (JAN) در تروپوسفر رخ می دهد.، برای ایجاد تلاطم هوای صاف شرط وجود دارد، یعنی تلاطم می تواند حتی بدون پدیده قابل مشاهده مانند کومولوس نیمبوس (ابر طوفانی) یا وجود موانعی در برابر جریان مانند کوه های بلند رخ دهد. TAC عموماً در فرودگاه‌های همسایه در فضای هوایی در مناطق نزدیک به کوه‌های بزرگ یا نزدیک به JAN مرتبط با سیستم‌های فرونتال (در تروپوسفر بالا در عقب یا جلو جبهه‌های سرد سطحی) تأیید می‌شود. پیش‌بینی TAC برای تعیین مسیرهای ایمن برای هواپیماها بسیار مهم است، بنابراین توسط سرویس‌های پیش‌بینی آب‌وهوای اختصاص داده شده به هواشناسی هوانوردی انجام می‌شود .
برای اینکه TAC رخ دهد، باید وجود داشته باشد:
- برش باد افقی (مدول بردار سرعت باد دو لایه هوای مجاور باید متفاوت باشد).
- پایداری اتمسفر (تراکم هوا در لایه زیر بیشتر از چگالی هوا در لایه بالا است)
در این شرایط جریان ناپایدار می شود که به آن ناپایداری دینامیکی امواج کلوین-هلمولتز می گویند. TAC بر حسب ناپایداری (افزایش دامنه) و به دنبال شکستن امواج کلوین-هلمولتز (KH) توضیح داده می شود.
مناطق TAC می توانند هزاران کیلومتر گسترش یابند، اما معمولاً فقط چند صد متر به صورت عمودی هستند. آنها را می توان به عنوان مناطق آشفته بزرگ پنکیک شکل در نظر گرفت. آنها معمولاً در بالا یا پایین جت‌های بادی شدید، مانند آنهایی که در شب بر روی لایه مرزی پایدار (شب‌روز) روی قاره‌ها و در مقیاس سیاره‌ای در زیر و بالای جریان جت غربی (JAN) رخ می‌دهند (به عنوان مثال، از جت نیمه گرمسیری و جت قطبی).
هنگامی که یک هواپیما با TAC روبرو می شود، خلبان باید برای یافتن شرایط جریان آرام (غیر متلاطم) جوی بالا یا پایین برود، اما انجام این کار در مجاورت طوفان های بزرگ (ابر سلول ها) که می توانند جریان های بالا و پایین زیادی را در هوا ایجاد کنند، دشوار است . و فراتر از آن، دلالت بر شیب برشی و چگالی باد دارد، به عنوان مثال هوای مرطوب داخل ابر نسبت به هوای خشک خارج از ابر چگالی کمتری دارد.
آبشار انرژی کولموگروف
پیشنهاد کولموگروف این بود که سازه‌های تلاطم فقط می‌توانند به‌گونه‌ای تکامل یابند که گردابه در مقیاس‌های کوچکتر و کوچکتر «متمرکز» شود، اما تمام فضا را اشغال می‌کند، تا زمانی که اثرات چسبناک کاملاً غالب شوند و انرژی جنبشی جریان آشفته حرکت تبدیل به انرژی داخلی جریان شود. (به صورت گرما). این زمانی اتفاق می افتد که ابعاد گرداب های متلاطم کمتر از 1 سانتی متر باشد.
آشفتگی و کیهان شناسی
یک تصویر مدرن و مناسب، تکامل توزیع ماده در کیهان از دوران نوترکیبی تا به امروز است (شبیه‌سازی‌های عددی وجود دارد که این فرآیند را نشان می‌دهد) و در آن ماده، در ابتدا تقریباً کاملاً پراکنده، قطعات (حفظ تکانه زاویه ای و گرداب) و فرو می ریزد و خود را به ساختارهای رشته ای نازک تر و نازک تر تقسیم می کند.
General Static Mixing Technical Bulletin 
نمونه ای از تلاطم
- دودی که از سیگار بیرون میاد . اگر با دقت نگاه کنید، جریان دود در حالی که چند سانتی‌متر بالا می‌آید، آرام است ، سپس ناپایدار و متلاطم می‌شود.
- پرفشاری خون – در روش شنوایی اندازه گیری فشار خون، هنگامی که کاف به سطح فشار خون سیستولیک می رسد، جریانی از نوع کدورت در شریان ایجاد می شود که از طریق گوشی پزشکی قابل شنیدن است .