Turbulens er ikke kun et videnskabeligt problem

De fleste af os har en forståelse af, hvad atmosfærisk turbulens er - kvalmende flybevægelser er svære at glemme.

Men turbulens er overalt omkring os:ikke kun i luften, men også i vand, og endda i mængder af bevægende mennesker.

Men måske overraskende, detaljer omkring videnskaben om turbulens er ikke så godt forstået. Forskere, der studerer flow og turbulens inden for forskellige discipliner, har endnu ikke fuldt ud forstået dens komplekse funktion - og som et resultat, at løse problemer relateret til turbulens er svært.

Turbulens overalt omkring os

I en simpel forstand, turbulens kan beskrives som en tilstand af væskestrøm. Og selvom det gør nogle flyflyvninger ubehagelige, turbulens i vores atmosfære er afgørende for eksistensen af ​​alt liv på jorden.

Turbulens blander varme, fugtighed, kuldioxid og forurenende stoffer til og fra jordens overflade, at bevare vores biosfære i en beboelig tilstand. Uden turbulens, luften nær jorden ville være meget varmere - når solen er oppe, dine fødder ville smelte, mens dit hoved ville fryse!

Mere end to tredjedele af den australske befolkning bor i hovedstæder, skabe problematiske former for turbulens. Højt befolkede områder med reduceret vegetationsdækning absorberer varme fra solen og frigiver den gennem flydende turbulente faner. Denne proces kan skabe komplekse mikroklimaer med betydelige luftkvalitetsproblemer.

Smog og algeopblomstring er ekstreme omstændigheder, hvor reducerede niveauer af turbulens og flow påvirker os på en negativ måde.

Turbulens i vand sænker det bestemt - uden turbulens, at drive i en kano på Yarra-floden ville ske ved en hårrejsende 2, 000 km i timen, i stedet for en doven én km i timen.

I ingeniørmæssig henseende, vores manglende evne til præcist at modellere og kontrollere turbulente strømme fører til ineffektivt overdesign, og begrænser fremtidige teknologier i en bred vifte af applikationer. Omkring 10 % af al den elektricitet, der produceres hvert år, forbruges i øjeblikket i processen med at overvinde virkningerne af turbulens.

Da Vincis 'turbolenza'

I de humanistiske discipliner, begrebet turbulens er meget udbredt i kunstneriske fremstillinger og litterære udtryk helt til filosofiske teorier, økonomisk modellering og beskrivelser af politisk revolution.

I modsætning til deres videnskabsmænd, humanistiske forskere har en tendens til at bruge begrebet turbulens næsten udelukkende i negativ forstand som uorden, forstyrrelse, agitation og tumult.

Denne betydning af ordet kan ses i en af ​​de tidligst dokumenterede overvejelser om strømningsmønstre i vand. Leonardo Da Vinci, i betragtning af vandets hvirvlende bevægelse rundt om en forhindring, beskrev det som ophidset og forstyrret:som "turbolenza".

Da Vincis kunst og videnskab opstod ikke i et vakuum, men var dybt formet af verden omkring ham. Dette var en verden i krig, som drev ham tværs over de italienske stater og til sidst til Frankrig. Nogle af hans studier af luft- og vandstrømning, og hans opfindelser, der tilpasser fugleflyvning, var direkte tænkt som bidrag til militære teknologier i disse konflikter.

Turbulens, derfor, var ikke kun et abstrakt forskningsemne for da Vinci, men også en levet oplevelse, og dets designapplikationer en kritisk indtægtskilde.

At se på Leonardo minder os om det afgørende, men ofte ignorerede punkt, at studier af turbulens har en lang historie. At forstå denne historie er grundlæggende for at forstå, hvordan turbulens er blevet konceptualiseret i fortiden, som har informeret om, hvordan vi forstår det nu, og hvordan vi vil forestille os det i fremtiden.

Sådanne overvejelser bestemmes af tidens aktuelle problemer – hvad enten de er teknologiske, kulturel, social og/eller politisk. Et af de mest presserende spørgsmål i vor tid - og et, der indkapsler turbulens i alle disse facetter - er flygtningekrisen. Dette har skabt en strøm af mennesker på tværs af lande i proportioner uden fortilfælde.

Brugen af ​​kemisk krigsførelse mod civile i Syrien afspejler også skæringspunkterne mellem industrialisering, atmosfærisk turbulens og menneskelig flow.

Løsning af problemer med forskellig ekspertise

En bedre forståelse af turbulens kan reducere modstand, forbedre effektiviteten, lavere brændstofforbrug og skabe bedre miljømæssige resultater, når du flyver. Dette er især vigtigt for et land som Australien, der er så stærkt afhængig af langdistanceflyvninger.

Eller, ved at etablere pålidelige og validerede modeller for størrelsen og skalaerne af turbulens på vind- og tidevandsenergiparker, vi kunne forbedre deres pålidelighed, og reducere risici forbundet med turbinesvigt og tab af strømforsyning.

Forståelse af turbulens i kystnære og indre farvande vil hjælpe med at identificere bedste praksis for vedligeholdelse af floder, estuarine og kystnære havsundhed.

På længere sigt, ingeniørevne vedrørende turbulens fra kan hjælpe os med at forstå turbulent flow af mennesker, for eksempel efter brug af kemiske våben i krig og i flygtningekriser.

Partnerskaber på tværs af videnskaben, teknologi, ingeniørarbejde, kunst og humaniora hjælper os med at overveje, hvordan og hvorfor turbulens forstås i forskellige kulturelle vidensystemer, og forstå, hvordan turbulente strømme i hverdagslige og ekstreme sammenhænge forstås, modelleret, og klarede.

Det er sådan, vi kan bygge en bæredygtig fremtid.

Denne artikel blev oprindeligt publiceret på The Conversation. Læs den originale artikel.