Turbulenz
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Turbulenz (lat.: turbare = drehen, beunruhigen, verwirren) ist die räumlich und zeitlich ungeordnete Strömung eines Gases oder einer Flüssigkeit.
Turbulente Strömungen sind im Gegensatz zu laminaren Strömungen durch folgende Eigenschaften gekennzeichnet:
- (1) große Vielfalt von Längen- und Zeitskalen,
- (2) ungeordnete und schwer vorhersagbare raumzeitliche Struktur,
- (3) empfindliche Abhängigkeit von Anfangs- und Randbedingungen.
Beispiel zu (1): Ein Wirbelsturm ist mehrere Kilometer groß, während die kleinsten in ihm enthaltenen Wirbel kleiner als einen Millimeter sind.
Beispiel zu (2): Die Windstärke am Ort einer Windkraftanlage schwankt sehr stark und ist schwer vorhersagbar.
Beispiel zu (3): Wenn die Tragfläche eines Flugzeuges vereist, beeinflussen die millimeterkleinen Eiskristalle die turbulente Luftströmung so stark, dass die Maschine abstürzen kann.
Turbulenz (in Luftmassen, Fluiden) kann mit Worten folgendermaßen definiert werden: Zufälligkeit (des Strömungszustandes, der Geschwindigkeiten): nicht vorhersagbar (statistisch gesehen jedoch schon: „deterministisches Chaos“), Diffusivität: starke Vermischung im Gegensatz zum Einfluss der molekularen Diffusion, Dissipation: kinetische Energie wird umgewandelt in Wärme, turbulenter Fluss bleibt folglich nur erhalten, wenn von außen wieder Energie zugeführt wird, Nichtlinearität: Fluss wird instabil wenn die Nichtlinearitäten an Einfluss gewinnen.
In der Luftfahrt bezeichnen Turbulenzen Luftverwirbelungen, die durch Wetter, Hindernisse in der Luftströmung oder andere Luftfahrzeuge (Wirbelschleppen) hervorgerufen werden. Turbulenzen können Luftfahrzeuge erfassen und zu Steuerungsproblemen, schwer kontrollierbaren Flugzuständen bis hin zu Abstürzen führen. Besonders kritisch können sich Turbulenzen bei einer Luftbetankung auswirken.
In der Umgangssprache wird turbulent oft verwendet, um unübersichtliche, sich schnell verändernde Situationen zu beschreiben. Ein Beispiel ist die Beschreibung von Märkten, insbesondere von Kapital- und Aktienmärkten. Hier meint dieser Begriff die unvorhersehbaren, besonders „stürmischen“ Kursverläufe.
