Türbülans nedir?

İnsanların daha çok uçak yolculukları nedeniyle adını duyduğu türbülans kavramı aslında bilimin birçok farklı inceleme alanında kullanılan ve üzerinde geniş ölçekli araştırmalar yapılan bir akış rejimidir. Türkçede Çalkantı olarak da tanımlanan türbülans kavramı en basit anlatımla, gazların ya da sıvıların hareket eğilimi içindeki düzensizlikleridir. Türbülans bu tanımla akışkanlar mekaniğinin temel inceleme alanlarından birine girer. Stokastik ve kaotik manada farklı özellikler gösteren türbülans akış, uzay zaman düzleminde incelendiğinde pek çok farklı bileşenin dahil olduğu bir süreç haline gelir. Yüksek moment konveksiyonu, moment difüzyonu, hız olasılıkları ve basınç gibi birçok farklı etmenin dahil olduğu uzay zaman düzlemindeki türbülans süreci, katmanlı akış olarak isimlendirilen türbülansın olmadığı akış biçiminden daha kompleks bir yapıya sahiptir.

Uzun yıllar boyunca dünyanın pek çok farklı ülkesindeki fizikçiler türbülans üzerine çalışmalar yapmış ancak konu ile ilgili net bir çözüm geliştirememiştir. Düzgün bir akış grafiğine sahip olan akışkanların molekülleri mümkün olduğunca birbirine yakın kalır ve benzer davranışlar gösterir. 19. yüzyılın ortalarına kadar bu düzgün akışa sahip olan akışkanların davranışları hakkında geniş ölçekli bilgi edinen fizikçiler, böylece akışkanlar mekaniğinin temel ilkelerini oluşturmuştur. Ancak bilim insanları her ne kadar düzgün akışlı akışkanlar üzerinde çalışarak akışkanlar dinamiğinin temellerini oluştursa da, konu türbülansa geldiğinde adeta çaresiz kalmıştır. Yakın geçmişe dek bir mühendislik sorunu olarak görülen türbülans, çoğu bilim çevreleri tarafından “istenmeyen etki” olarak dahi isimlendirilmiştir.

Uzun süre boyunca bilim çevreleri tarafından çalışmaların oldukça büyük bir bölümü türbülansın yapısını incelemeye yönelik değil, sistem genelindeki türbülansı önlemeye yönelik olmuştur. Bilimadamları her ne kadar çalışmaların genellikle türbülansı önlemeye çalışmış olsa da, günümüzün modern bilimsel araştırmaları ile türbülansın “her ölçekte meydana gelen bir düzensizlik” olduğu anlaşılmıştır. Andrey Kolmogorov ile türbülans kavramına yönelik çalışmalar önem kazanmış olsa da, Kolmogorov’un türbülans üzerine yaptığı önermeler yetersiz kalmıştır. 1944 yılında bilim sahnesine çıkan Lev Landau, türbülansın anlaşılması üzerine gerçek anlamda ve tutarlı çalışmalar yapmıştır. Günümüzün modern toplumu için adeta bir gereksinim haline dönüşen uçakların aerodinamik yapıları sayesinde uzun mesafeleri güvenli ve ekonomik biçimde kat etmesini sağlayan türbülans çalışmaları, bunun dışında bilimin diğer birçok alanında da insanoğlunun önemli sorunlara çözüm geliştirmesini sağlamıştır.

Rahnansaika