الاضطراب
الاضطراب هو نظام حركة الوسط السائل أو الغازي، يتميز بتقلبات غير منتظمة في مجالات السرعة والضغط والكثافة. يصبح التيار مضطربًا عند تجاوز القيمة الحرجة لعدد رينولدز (Re)، الذي يعبر عن نسبة قوى القصور الذاتي إلى قوى اللزوجة. بالنسبة للتيارات في الأنابيب، Re_cr ≈ 2300. في التيار المضطرب المتطور، يُلاحظ تسلسل الطاقة من المقاييس الكبيرة إلى الصغيرة؛ في المجال القصوري، ينطبق قانون كولموغوروف-أوبوخوف لطيف الطاقة E(k) ∝ k^{-5/3}. يزيد الاضطراب مقاومة الاحتكاك لكنه يعزز انتقال الحرارة والكتلة.
التاريخ
في عام 1883، أجرى المهندس الإنجليزي أوزبورن رينولدز تجربة: أدخل جدولًا رفيعًا من الطلاء في أنبوب ماء، ولاحظ أنه عند التدفق البطيء يسري الطلاء خطًا مستويًا، وعند التدفق السريع يتشتت في الفوضى. هكذا وصف الانتقال إلى الاضطراب وقدم عددًا يساعد في التنبؤ به.
كيف يعمل
الدوامات الكبيرة غير مستقرة وتتفكك إلى دوامات أصغر، وهذه إلى ما هو أصغر، وهكذا حتى يحول الاحتكاك الحركة إلى حرارة. تذكرنا هذه العملية بالشلال: طاقة الشلال تتجزأ إلى تيارات ورذاذ وزبد إلى أن يهدأ الماء.
💡 لطالما اعتُبر طيران النحلة الطنانة متناقضًا: وفقًا للديناميكا الهوائية المستقرة، لا تولد أجنحتها قوة رفع كافية. في الواقع، تستخدم النحلة الدوامات المضطربة الناتجة عن الخفقان الحاد للأجنحة.