Что такое турбулентность в авиации. Всё, что вы хотели знать о турбулентности: рассказывает пилот. Из-за чего возникает турбулентность

25.04.2018 , 06:23 38598

Пассажиров зачастую пугает, когда самолет начинает потряхивать, из стороны в сторону или подбрасывать то вверх, то вниз, при этом тревожно «машет крыльями». На языке пилотов - это «болтанка», на более научном языке - турбулентность. Что же это такое? Опасна ли она? Как вести себя во время турбулентности? Давайте попробуем разобраться.

Что такое турбулентность

В атмосфере постоянно происходят изменения давления, температуры, направления и скорости ветра. По этой причине воздушные массы по составу и плотности становятся неоднородными. Когда самолет проходит через них на большой скорости, возникает вызывающая неприятные ощущения вибрация. Это можно сравнить с автомобилем едущем по ухабистой дороге.

Иногда такое явление возникает при ясном небе или же небольшом количестве облаков верхнего яруса, его называют - турбулентностью ясного неба. Отличительная характеристика заключается в отсутствии явных признаков турбулентности. По этой причине ее непросто обнаружить заранее не только визуально, а и даже с применением радара.

Но чаще всего турбулентность возникает в условиях облачности, во время движения самолета через море и горы. И ее легко спрогнозировать. Пилоты заранее предупреждают о предстоящих вибрациях, советуя пассажирам занять свои места и пристегнуть ремни безопасности. Необходимо четко следовать всем указаниям, так как во время сильной тряски можно получить серьезные травмы.

Чем отличается воздушная яма от турбулентности?

Для пассажиров, если трясет самолет, значит это турбулентность, но для пилотов есть разные понятия: воздушная яма и турбулентность. В чем же их отличие? Турбулентность возникает при увеличении скорости течения газа и волн, которые самопроизвольно образовываются. Воздушными ямами принято считать перепады давления, при которых самолет попадает в нисходящий поток воздуха, заставляющий его снизить вертикальную скорость подъема. При этом за нисходящим следует восходящий поток воздуха и все повторяется. О том, насколько глубоко на самолете можно провалиться в воздушную яму, .

Турбулентность - частое явление?

Постоянное. Но, как правило, турбулентность такая слабая, что пассажиры ее особенно не замечают. Сильная турбулентность возникает намного реже.

А самолет может разрушится и упасть из-за турбулентности?

Конструкция современных самолетов может выдержать даже самые сильные порывы ветра. При этом корпус и все части летательного аппарата останутся целыми.

Хотя, теоретически, такая опасность и может быть, так как каждая конструкция имеет свой предел мощности, а сильнейший ветер во время посадки и взлета способен ударить самолет об землю. Разработаны специальные нормативы, по которым пилот должен будет уйти на запасной аэродром, чтобы не подвергать риску пассажиров.

Как турбулентность влияет на пассажиров?

Явление турбулентность безопасно для пассажиров, хотя и неприятное, т.е оно влияет только на комфорт. Однако, чтобы не получить травмы, при прогнозе зоны турбулентности важно: следовать всем указаниям бортпроводников, соблюдать правила безопасности полета и спокойствие. В противном случае, это может привести к печальным последствиям, примером может послужить случай, произошедший в мае 2017 года. Авиарейс SU-270 следовавший из Москвы в Бангкок авиакомпании «Аэрофлот» попал в зону турбулентности ясного неба. Многие пассажиры пренебрегли правилам безопасности полета, они не были пристегнуты, дети находились на коленях у родителей, в результате чего 27 человек получили травмы различной тяжести, несколько человек были госпитализированы. Можно ли сократить риск травмы из-за турбулентности?

Да можно. Для этого:

• Пристегните ремни безопасности.
• Оставайтесь пристегнутыми во время всего полета.
• Разместите ручную кладь на специальной багажной полке и закройте ее. В противном случае, выпавший чемодан может ударить кого-нибудь.
• Ни в коем случае не держите детей на коленях - удержать ребенка при резком рывке будет невозможно.
• Внимательно слушайте предупреждения и инструктаж экипажа.

При турбулентности важно: находиться на своем месте, не паниковать и слушать рекомендации экипажа. Выше перечисленным советам следует придерживаться.

Как не бояться турбулентности?

Бывает так, что боязнь турбулентности в самолете становится причиной отказа от авиапутешествия. Однако прежде чем идти на поводу у своей фобии, возможно, лучшим решением будет от нее избавиться и в будущем наслаждаться перелетами. Всем, кто бояться зоны турбулентности, психологи рекомендуют:

• Для себя выяснить, что такое турбулентность и насколько она опасна для самолета.
• Узнать, как нужно себя вести, если самолет оказался в зоне турбулентности.
• Общаться со знакомыми, родственниками или авиапутешественниками на форумах, которым приходилось попадать в зону турбулентности.
• При необходимости найти для себя способ, который придаст уверенности во время вибраций самолета. Это может быть песня, мелодия, воспоминание, молитва.
• Осуществлять первые перелеты с близкими или родственниками. Отличным вариантом будет лететь с человеком, который часто путешествует самолетом.
• При сильной боязни перелетов заранее проконсультироваться с опытным психотерапевтом.

Многие люди не любят пользоваться таким транспортным средством, как самолет. У каждого на этот счет свое мнение, но объединяет их обычно одно. Что? Конечно же, страх. Он может возникнуть по самым разным причинам. Некоторые люди боятся разбиться, другие ненавидят попадать в зоны турбулентности. Кроме того, многие и вовсе считают такой способ передвижения слишком дорогим.

Что такое турбулентность?

И все же есть люди, которые обожают летать. Когда же они попадают в зоны турбулентности, как правило, возникает вопрос о том, вредно ли это. Наслаждаться полетом, чувствовать адреналин при взлете или же посадке - это одно, но когда тело трясет (и не всегда легонько и безопасно), возникают различные доводы и предположения. Итак, что же такое турбулентность и как она сказывается на здоровье человека?

Часто в народе турбулентность называют «болтанкой». Простыми словами, это разного рода колебания самолета, которые возникают в результате вихревых потоков ветра, нисходящих и восходящих. Помимо этого, маленькая зона турбулентности может возникнуть из-за некоторых Как правило, самолет выдерживает такие нагрузки, и пассажиры могут почувствовать лишь небольшое покачивание.

В чем опасность турбулентности?

Каждый пилот заботится о своем самолете и пассажирах. Поэтому он пытается избежать малейшей опасности. Так, пилот избегает зоны облаков. Но бывают случаи, когда самолет попадает в такие потоки воздуха, которые способны бросить его на закритические углы атаки. Как следствие, всё транспортное средство может оказаться под угрозой. Именно поэтому пилот никогда сознательно не полетит в грозовые облака. Такие объекты хорошо видны на локаторе и предупреждают о возможных препятствиях.

Таким образом, зона турбулентности - это не поддающееся прогнозам явление. Оно вызвано скоплением и порой может не отображаться на локаторе пилота. Как следствие, от этого никто не застрахован.

Безопасность прежде всего!

Нельзя точно сказать, опасна ли турбулентность. Все зависит от потоков воздуха. Стоит отметить, что перед началом рейса каждый пилот проходит специальную подготовку. В ходе нее он ознакамливается с погодой и выбирает оптимальный маршрут.

Но также бывают ситуации, когда спланировать или спрогнозировать маршрут невозможно. Когда летишь на самолете больше восьми часов, предугадать изменение погоды просто нереально. Тогда стоит полагаться только на отличные навыки и внимательность пилота. Помимо этого, защитить самолет от неприятностей может специальное оборудование, которое смягчит болтанку.

Другие причины турбулентности

Отметим, что одной из возможных причин образования зоны турбулентности могут стать струйные течения. Их суть заключается в том, что они могут изменяться очень быстро и в разные стороны, то есть в горизонтальном или вертикальном направлениях. Особенностью таких течений является то, что они могут тянуться на несколько сотен тысяч километров. Чаще всего их можно встретить у востока США.

Благодаря плотному трафику в небе самолет может избежать той или иной зоны турбулентности. В иных случаях явление может негативно повлиять на человека и средство передвижения в целом. Очень важно, чтобы попутные самолеты выдерживали определенное расстояние между собой. Во-первых, это необходимо для того, чтобы они не столкнулись, а во-вторых, это помогает уменьшить риск попадания в зону турбулентности.

Многие люди считают, что болтанка возникает в результате ошибки пилота или его непрофессионализма. Это совершенно ошибочное предположение! Самолет очень часто движется на автопилоте, и главная задача командующего - это наблюдать за локаторами в кабинке и за другими приборами. Данная функция отключается в случае сильной тряски, которая возникает при попадании в зону турбулентности. Тогда пилот руководит самолетом вручную. И как сильно будет трясти воздушное судно, зависит только от него самого. Чем больше масса воздушного судна, тем ощутимей будут толчки.

Помимо вышеперечисленных причин, встречается еще и другая. Например, снижаясь, самолет может столкнуться с сильным вихрем, порывом ветра. Но и об этом не стоит слишком беспокоиться, так как в наше время разработаны специальные нормативы и параметры полета в период болтанки, которые позволяют избежать неприятностей. Если они не помогают, тогда в обязанности пилота входит посадить самолет в ближайшем аварийном аэродроме.

Какие бы зоны турбулентности ни встретились на пути у пассажиров, никогда не стоит преждевременно паниковать. Да, не будем отрицать, что такое явление не стоит недооценивать. В лучшем случае перед полетом каждому человеку необходимо немножко подготовиться, прислушавшись к рекомендациям профессионалов и прочитав необходимую литературу.

Но один вопрос все же интересует всех пассажиров: «В чем опасность турбулентности?» Поспешим успокоить всех людей, которые страдают аэрофобией: болтанка может немного напугать, но за 120 лет истории авиации не произошло ни одной катастрофы, причиной которой была бы или могла бы быть турбулентность. Все потому, что пилоты прекрасно знают, как реагировать и вести себя в таких ситуациях. А также сегодня существует масса параметров, нормативов, техник, которые помогают избежать неблагоприятной ситуации.

Турбулентность: опасность или страх?

Причин феноменального явления очень много: завихрение от торцов крыльев, неравномерное прогревание воздуха, встреча воздушных масс, температура которых различается, и многое другое. Но это лишь незначительные факторы, которые могут привести к болтанке. Так или иначе, избежать ее намного легче, чем попасть в эпицентр событий. Будьте уверены, ни один пилот не направит свой самолет в опасное место! Небольшая тряска не должна восприниматься как тревожный знак и угроза для безопасного полета. Вред турбулентности - всего лишь миф, который в условиях развития передовых технологий не может навредить человеку.

Тема турбулентности неотъемлемо всплывает при упоминании о различных потоках газов, жидкостей или плазмы. Большинство движений материи обладают турбулентным характером.

Так что такое турбулентность? Турбулентность - это определение неупорядоченного нелинейного движения. Понятие «турбулентность» четкого и однозначного определения не имеет. В общем случае это вихревое движение потоков, вызванное увеличением их скорости.

При расчетах летательных другого рода аппаратов турбулентным считается течение со значением гидродинамического критерия подобия Рейнольдса, выведенного из уравнения Новье-Стокса, более 2320. Рейнольдс в своих исследованиях указал факторы, влияющие на движение жидкости: турбулентным течение становится при увеличении линейной скорости и плотности потока, диаметра отверстия (трубки) и уменьшении динамической вязкости материи.

Примером турбулентного течения являются воздушные потоки, представляющие собой вихри различных размеров, возникающие при резкой перемене направления ветра: от вертикального к горизонтальному и наоборот. Атмосферная турбулентность приводит к прерывистости ветра, различным вертикальным переносам пара, ядер конденсации и других частиц, имеющих массу и форму, а также энергии в виде тепла из одного слоя атмосферы в другой.

Турбулентность в авиации

Особое значение турбулентность имеет при полете воздушных судов. Что такое турбулентность в самолете знает не каждый. При наложении вихрей друг на друга самолеты подвергаются воздействию разнонаправленных ветров, в результате чего меняется подъемная сила и углы атаки крыльев. Подобная ситуация за бортом приводит к тряске и вибрации - так называемой «болванке».

Различают умеренную и сильную болванку. При первой толчки, изменения высоты полета и покачивания воздушного судна не столь значительны, и пилоты не испытывают трудности в управлении самолетом.

Сильная болванка - более серьезная ситуация, заключающая в частых кренах и рысканьях, сопровождающаяся ухудшением управляемости и устойчивости в полете, а также искажением показаний бортовых приборов. Подобное явление при непринятии соответствующих мер может создавать напряжения в деталях и отдельных узлах, приводя значительным поломках и деформациям оборудования и воздушной болезни у членов экипажа и пассажиров.

При попадании в зоны турбулентности пассажиры нередко испытывают беспокойство, справится ли пилот со сложившейся ситуацией. Однако квалификация и навыки пилота могут пригодиться только в случае очень сильной болванки. В остальных случаях зона турбулентности не оказывает сильного влияния на полет - он совершается на автопилоте.

Что такое зоны турбулентности? Как правило, это пространство, где вероятность попадания в длительную турбулентность достигает 100%.

В настоящее время практически любой пассажир может определить, когда и где в период перелета судно будет трясти. Это стало возможным в результате создания карт турбулентности, где более светлым цветом отмечены более спокойные зоны и наоборот. Карта турбулентности онлайн создана для уменьшения беспокойства пассажиров и экипажа, позволяет предугадать и подготовиться, если самолет попал в турбулентность.

Опасна ли турбулентность для самолета? Безусловно, подобное явление вызывает беспокойство и страх, и при возможности его обходят стороной. Как правило, для самого самолета неустойчивость атмосферы неопасна, поскольку его конструкция предусматривает подобные перегрузки. Чаще всего в 30% случаев травмы получают стюардессы, не успевшие вовремя пристегнуть ремни безопасности.

Габариты воздушного судна играют не последнюю роль в ощущении тряски при турбулентности. Чем крупнее самолет, тем неудобства менее ощутимы. Каждый рано или поздно задается вопросом о том, где в самолете меньше всего трясет при турбулентности? При выборе места следует ориентироваться по интенсивности тряски в салоне: самая сильная - в хвостовой части.

Причины турбулентности

Выделяют следующие причины турбулентности:

• термоконвекция (вследствие неравномерности прогрева поверхности или при смешении холодного и теплого воздуха при значительных вертикальных изменениях температуры);
• вследствие трения движущихся воздушных потоков о шероховатый рельеф;
• вследствие неоднородности характера воздушных потоков в направлении и скорости, волновых движений на инверсионных и изотермических слоях (имеются чередующиеся нисходящие и восходящие потоки).

Примером термической конвекции является образование кучевых облаков.

Перед совершением каждого рейса экипаж и сам пилот проводят ознакомление со сводками погоды на ближайшее время, чтобы выбрать наиболее безопасный маршрут движения. Особое внимание уделяется наличию кучевых облаков.

Кучевые облака - плотные атмосферные образования, чаще всего отдельно расположенные, с высотой нижней границы до 1200 м и протяженностью до нескольких сотен метров. Они образуются в результате мощных вертикальных потоков и имеют внутренние восходящие потоки до 10-15 м/с.

С точки зрения безопасности полета входить в такие облака, а также совершать полет судну под ними запрещено. Особенно опасны кучево-дождевые облака, поскольку в них ввиду наличия частиц воды, образуются сильные осадки и электрические разряды. Поэтому рекомендуется прокладывать маршрут на расстоянии 10 км от грозовых облаков на высоте выше 1 км над ними. Осложняет полет не только высокая турбулентность в самолете, вызывающая болтанку, но и плохая видимость - до 45м.

Зоны наложения восходящих и нисходящих потоков могут распространяться на тысячи километров. Больше всего случав зафиксировано Больше всего случав зафиксировано на восточных берегах США.

Турбулентность ясного неба

Отсутствие на небе каких-либо облаков не говорит о том, что турбулентности не будет. На высоте от 5000 м может возникнуть так называемая турбулентность ясного неба. Такое явление характерно для горной местности с подветриваемой стороны склона. При обтекании гор воздушны поток отклоняется от прямолинейного направления, деформируется и образует зоны повышенной турбулентности. Распределение зон меняется по высоте: в нижней и верхней частях - максимальна, а в средней минимальна.

При невозможности изменить курс полета, воздушные судна должны в строгом порядке выдерживать определенное расстояние, чтобы избежать столкновения.

Может ли самолет упасть из-за турбулентности? За все время по причине турбулентности ясного неба произошло пять крупных авиакатастроф. При условиях полного отсутствия облаков произошло разрушение самолета, совершавшего рейс из Токио в Гонконг. Специалисты установили, что виной гибели всех пассажиров рейса и экипажа стала необычно высокая турбулентность у склонов Фудзи.

Другим примером является крушение авиалайнера, совершавшего посадку в одном из аэропортов Аляски. Версию трагедии из-за турбулентности сразу не рассматривали, поскольку она противоречила прогнозам гидрометеоцентра. Однако впоследствии был зафиксирован отток арктических масс, что послужило образованию аномальной воздушной волны и зоны турбулентности.

1 мая 2017 года по всем отечественным новостным каналам прошло сообщение о попадании боинга 737, совершавшего рейс из Москвы в Тайланд, в зону турбулентности ясного неба. Установить факт приближения воздушной ямы и избежать попадания в нее судна было невозможно, поскольку ни один прибор ее не зафиксировал. В результате резкого прыжка боинга на 200 м пассажиры получили множественные травмы и переломы.

Согласно статистическим данным, за год возникает в среднем около 1000 случаев прецедентов, связанных с неустойчивостью атмосферы в ясном небе. В основном они приводят задержкам рейсов, что наносит большой материальный ущерб авиакомпаниям-перевозчикам.

Действия пилотов при попадании в зону турбулентности

По словам капитана Чесли Салленбрга, посадившего пассажирский самолет на Гудзон, при попадании в зону турбулентности в кабине пилотов принимается одно их двух решений: выйти за пределы неустойчивости, снизив высоту, или выйти в безоблачное пространство, набрав ее.

На случай, если самолет попал в турбулентность, разработан свод правил и рекомендаций для кабины пилотов и экипажа. Необходимо выполнить следующие команды:

1. Перевести автопилот на ручное управление.
2. Включить команду «Подтянуть ремни».
3. Отрегулировать скорость 340 км/ч.
4. Не допускать резкого перепада высоты, крена самолета более 10°.

В условиях невозможности избежания зоны сильной болванки командир экипажа обязан возвратить воздушное судно на исходный или ближайший аэродром.

Таким образом, явление турбулентности в небе для самолета не представляет сильной угрозы. Подобно несовершенствам на автомобильных трасах (кочки, камни), турбулентность в воздухе требует лишь излишнего внимания у командира воздушного судна.

Чтобы преодолеть приличное расстояние в комфорте и удобстве, чаще всего пассажиры выбирают самолеты – самый быстрый и удобный вид транспорта. Но к сожалению, многих страшат воздушные перелеты, вернее турбулентность самолета. В этой статье мы разберем понятие зона турбулентности в самолете, что это такое, и стоит ли ее бояться.

Многие пассажиры задаются вопросом: что такое турбулентность в самолете или, как ее еще называют, «болтанка»? Этот процесс вызывают природные воздушные потоки, которые могут быть как восходящими, так и нисходящими.

Понятное дело, турбулентность может быть разной. Обычную «болтанку» вызывают определенные виды облаков, через которые пролетает воздушное транспортное средство. Такой вид турбулентности нестрашен самолету, так как по проекту воздушный транспорт должен выдерживать перегрузки, которые возникают при таких обстоятельствах.

Как и почему образовываются зоны турбулентности?

Зона турбулентности может возникнуть из-за нескольких причин. Например:

1. Опасная «болтанка» возникает в облаках, которые называются грозовыми.
2. Образовавшиеся в них завихрения могут перенаправить на воздушное транспортное средство сильнейшие потоки воздушных масс.
3. Это приводит к катастрофическим последствиям, вплоть до необходимости сделать срочную посадку.

Опасна ли турбулентность для самолета, образовавшаяся в таких облаках? Конечно, опасна. Но ни один пилот не направит воздушный транспорт в такое страшное место. Обнаружить грозовые облака достаточно просто, ведь они четко отображаются на специальном приборе в экипажной кабине. Увидев впереди такую опасность, пилоты воздушного транспортного средства просто облетают ее.

По краям грозовых облаков также могут образоваться завихрения, которые невозможно увидеть на приборах. Для получения дополнительной информации перед вылетом самолета, все пилоты проходят инструктаж, на котором они получают информацию о погодных условиях. Получив дополнительные данные, экипаж может намного проще выбрать более безопасный маршрут для перелета.

Другие причины

Турбулентность самолета может возникнуть из-за течения воздуха, которое называется струйным. Под такими течениями принято считать воздушные массы, резко меняющие свою скорость как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Их протяженность достигает несколько тысяч километров, но опасности для воздушного транспортного средства они не несут.

Иногда «болтанка» возникает и при ясной погоде. Причиной ее возникновения становится эшелон полета. Дело в том, что эшелон ни в коем случае нельзя изменять, так как в воздушном пространстве трафик очень плотный, а между воздушным транспортом обязательно выдерживается интервал, чтобы избежать катастроф.

Часто авиалайнеры, заходя на посадку, сталкиваются с затруднениями, вызывают которые сильные порывы ветров. Но благодаря имеющимся нормативам, которые находятся у пилотов, можно срочно отменить посадку. При таких обстоятельствах экипаж воздушного судна оповестит, что выбран другой аэропорт, с более подходящими условиями. А вот у пассажиров может возникнуть паника, ведь за окном они видят ясное небо и даже очертания посадочной полосы, однако самолет резко меняет маршрут полета. Не стоит поддаваться страху, нужно довериться профессионализму пилотов, которые точно знают, как безопасно посадить современный авиалайнер.

Виноват ли пилот?

Многие пассажиры думают, что турбулентность самолета возникает по неопытности пилотов, что, конечно, является неверным суждением. Современные воздушные авиалайнеры идут на так называемом «автопилоте», а ручной режим пилотирования включается лишь в экстренных ситуациях, к примеру, если «болтанка» ощущается очень сильно, а вывести воздушный транспорт из опасной зоны под силу только опытному пилоту. Ощущение «болтанки» сильнее чувствуют пассажиры, которые летят на небольшом самолете. На мощном авиалайнере пересечение зоны турбулентности пассажиры практически не прочувствуют.

Несет ли опасность зона турбулентности для авиалайнеров?

По аналитическим данным можно понять, опасна ли турбулентность для самолета, пассажиров и экипажа. Согласно исследованиям, на протяжении 20-ти лет не было зафиксировано ни одной катастрофы, которая произошла по причине возникновения «болтанки». Несмотря на научно доказанные исследования, вопрос относительно падания воздушного транспорта в зону турбулентности по-прежнему не закрыт. Ведь по теории, такую опасность нельзя не принимать ко вниманию, учитывая, что любая конструкция имеет свою определенную силу мощности. Если авиалайнер будет взлетать или садиться в опасной зоне, то сильнейший порыв ветра способен поднять и резко бросить самолет, что неизбежно приведет к катастрофе. Однако о таких зонах пилоты узнают заранее или им сообщают об внезапно появившейся турбулентности по рации. Поэтому экипаж воздушного судна просто уведет самолет из опасной зоны и посадит самолет в благоприятных метеоусловиях.

Опасность турбулентности для пассажиров

Сильная «болтанка» страшна не так самолетам, как пассажирам, особенно тем, которые не придерживаются правил безопасного полета. Чтобы не получить самому увечий и не доставить травм своим соседям следует четко придерживаться правил, которые подскажут бортпроводники.

• Турбуле́нтность, устар. турбуле́нция (от лат. turbulentus - бурный, беспорядочный), турбуле́нтное тече́ние - явление, заключающееся в том, что, обычно, при увеличении скорости течения жидкости или газа в среде самопроизвольно образуются многочисленные нелинейные фрактальные волны и обычные, линейные различных размеров, без наличия внешних, случайных, возмущающих среду сил и/или при их присутствии. Для расчёта подобных течений были созданы различные модели турбулентности. Волны появляются случайно, и их амплитуда меняется хаотически в некотором интервале. Они возникают чаще всего либо на границе, у стенки, и/или при разрушении или опрокидывании волны. Они могут образоваться на струях. Экспериментально турбулентность можно наблюдать на конце струи пара из электрочайника. Количественные условия перехода к турбулентности были экспериментально открыты английским физиком и инженером О. Рейнольдсом в 1883 году при изучении течения воды в трубах.

  Турбулентность в её обычном понимании возникает в пристеночных слоях слабовязких жидкостей или газов либо на некотором удаленном расстоянии за плохообтекаемыми телами. Скорее всего турбулентность описывается уравнением Больцмана, поскольку характерные масштабы этого уравнения намного меньше масштабов турбулентности. Но вопрос остается открытым, в настоящее время ведутся исследования о применимости этого уравнения для моделирования процесса возникновения турбулентности. Проблема заключается в том, что уравнения движения жидкости (уравнения Навье-Стокса) являются безмасштабными, то есть сами по себе не задают пределов прямого каскада (см. ниже) и таким образом не определяют характерного размера (масштаба) турбулентных вихрей. Тем не менее, на их основе разработано огромное множество математических моделей турбулентности (RANS, LES, DES и DNS модели). Эти модели, за исключением модели DNS, широко используются для инженерных расчетов. Однако до настоящего момента не получено ни одного точного аналитического решения этой системы уравнений для турбулентной области течения.

  Обычно турбулентность наступает при превышении критической величины неким параметром, например числом Рейнольдса или Релея (в частном случае скорости потока при постоянной плотности и диаметре трубы и/или температуры на внешней границе среды).

  При определённых параметрах турбулентность наблюдается в потоках жидкостей и газов, многофазных течениях, жидких кристаллах, квантовых бозе- и ферми- жидкостях, магнитных жидкостях, плазме и любых сплошных средах (например, в песке, земле, металлах). Турбулентность также наблюдается при взрывах звёзд, в сверхтекучем гелии, в нейтронных звёздах, в лёгких человека, движении крови в сердце, при турбулентном (т. н. вибрационном) горении.

  Турбулентность возникает самопроизвольно, когда соседние области среды следуют рядом или проникают один в другой, при наличии перепада давления или при наличии силы тяжести, или когда области среды обтекают непроницаемые поверхности. Она может возникать при наличии вынуждающей случайной силы. Обычно внешняя случайная сила и сила тяжести действуют одновременно. Например, при землетрясении или порыве ветра падает лавина с горы, внутри которой течение снега турбулентно. Мгновенные параметры потока (скорость, температура, давление, концентрация примесей) при этом хаотично колеблются вокруг средних значений. Зависимость квадрата амплитуды от частоты колебаний (или спектр Фурье) является непрерывной функцией.

  Турбулентность, например, можно создать:

  увеличив число Рейнольдса (увеличить линейную скорость или угловую скорость вращения потока, размер обтекаемого тела, уменьшить первый или второй коэффициент молекулярной вязкости, увеличить плотность среды);

  увеличив число Рэлея (нагреть среду);

  увеличив число Прандтля (уменьшить вязкость);

  увеличив угловую скорость вращения или радиальный градиент температуры (явление цикла индекса);

  задав очень сложный вид внешней силы (примеры: хаотичная сила, удар). Течение может не иметь фрактальных свойств.

  создав сложные граничные или начальные условия, задав функцию формы границ. Например, их можно представить случайной фун