De la predicción de las turbulencias al control
Todos los flujos turbulentos de fluidos tienen características comunes, como el movimiento irregular y la disipación. Un conocimiento sólido de las turbulencias puede ayudar a los ingenieros a reducir la resistencia aerodinámica sobre las aeronaves y aprovechar sus efectos beneficiosos acelerando la mezcla y la combustión. No obstante, también es necesario para comprender el flujo de sangre en el corazón, especialmente en el ventrículo izquierdo, donde el movimiento es especialmente rápido. La descripción de las turbulencias se basa en la asunción de que las variables de flujo satisfacen las ecuaciones de Navier-Stokes. En teoría, estas ecuaciones describen la velocidad y la presión de un fluido que pasa por cualquier punto próximo a la superficie de un objeto. El proyecto «Control of turbulence» (COT) se centró en la relevancia de las soluciones inestables de las ecuaciones de Navier-Stokes y su papel como bloques constructivos de las turbulencias. Los investigadores de COT lograron hallar una serie de soluciones de ondas en propagación (TWS). Se consideraba que dichas soluciones eran relevantes para la aparición de turbulencias con números de Reynolds alrededor de dos mil. Los investigadores cuantificaron y confirmaron el papel que desempeñan dichas estructuras mediante la convergencia de distintos estados de flujos delimitados por paredes observados en experimentos en forma de TWS. Otra cuestión principal del proyecto COT fue el control de las turbulencias. Aprovechando el conocimiento de los mecanismos que sostienen las turbulencias, los investigadores de COT demostraron que algunas TWS correspondían a la aparición de turbulencias con un número de Reynolds elevado. En consecuencia, la aparición de turbulencias próximas a las paredes se puede retrasar, por ejemplo, regulando la presión mediante succión en la pared. A medida que se conoce mejor la dinámica de fluidos, COT espera poder avanzar en la predicción de los efectos de las turbulencias para controlarlas. Este control podría ser muy beneficioso para el sector aeroespacial, puesto que un 10 % de reducción de la resistencia aerodinámica sobre los aviones comerciales podría aumentar la rentabilidad de las aerolíneas en un 40 %.