turbolènza

Lessico

sf. [sec. XIV; dal latino turbulentía, da turba, confusione, disordine].

1) L'essere turbolento: la turbolenza della seduta ci stupì; atto turbolento; per estens., non comune, disordine, rivolta.

2) Tutti quei fenomeni dove il moto di particelle e/o di energia presenta un andamento irregolare, disordinato o caotico ossia non deterministico nella sua evoluzione nel tempo. Il fenomeno della turbolenza si verifica in tutti i sistemi dotati di un elevato numero di gradi di libertà (cioè il numero minimo di variabili necessarie per descrivere in modo completo un sistema). Generalmente si distinguono due tipi di turbolenza; quella forte, caratteristica di sistemi con un elevato numero di gradi di libertà e descritti con tecniche statistiche; quella debole, presente in sistemi con pochi gradi di libertà e descritta attraverso tecniche analitiche tradizionali. Le principali aree di studio di fenomeni di turbolenza riguardano l'aerodinamica e la fluidodinamica, la meteorologia e la chimica.

Aerodinamica

Conseguenza dei fenomeni di turbolenza è il continuo rimescolamento della massa fluida, e quindi una cessione di energia da parte dei filetti fluidi animati da velocità medie più elevate a quelli più lenti, nonché il verificarsi di fenomeni dissipativi di più rilevante entità, che generalmente contribuiscono a stabilizzare il moto del fluido. Particolare importanza assumono i fenomeni di turbolenza entro lo strato limite. La turbolenza dovuta a movimenti di masse atmosferiche, la cui intensità viene definita dalle velocità medie delle raffiche di vento, può causare rilevanti carichi aerodinamici agenti sulle varie parti di un aereo. Le raffiche possono determinare infatti brusche variazioni della pressione dinamica del vento relativo, dove agiscano secondo latangente alla traiettoria del velivolo, e soprattutto brusche variazioni d'incidenza delle sue superfici portanti, stabilizzanti e di controllo, nel caso invece di raffiche agenti normalmente alla traiettoria. Pur prevedendosi nel progetto strutturale del velivolo i carichi dovuti alla turbolenza, la determinazione su base sostanzialmente statistica dei medesimi non ha evitato che, in alcuni casi, condizioni di severa turbolenza portassero alla rottura dell'aereo in volo. In linea di massima i carichi da raffica risultano tanto più elevati quanto maggiori sono l'intensità della raffica e la velocità di volo dell'aereo, quanto minore è il carico alare di questo e quanto più elevati sono l'allungamento alare e la densità dell'aria in cui l'aereo sta volando.

Meteorologia

Per turbolenza s'intende lo stato di porzioni più o meno ampie di atmosfera caratterizzato da movimenti d'aria in cui esistono fluttuazioni talmente irregolari e apparentemente casuali (sia della velocità nei vari punti della massa d'aria, sia dell'andamento di altri parametri meteorologici) che solo i valori medi di tutti tali parametri possono essere misurati o soggetti a studi e analisi sperimentali. Queste fluttuazioni, a seconda della loro struttura, hanno la capacità di trasferire, attraverso il flusso d'aria interessato dalla turbolenza, energia, vorticità, particelle sospese ecc., con elevata efficienza e a ritmi molto superiori rispetto alle condizioni di non turbolenza. La turbolenza atmosferica può essere classificata in due tipi fondamentali: turbolenza meccanica e turbolenza termodinamica. Quella meccanica è originata dall'attrito tra le correnti aeree e la superficie terrestre e interessa soprattutto i bassi strati atmosferici; essa è tanto maggiore quanto più accidentata è l'orografia e la morfologia terrestre e quanto maggiore è la velocità del vento. La turbolenza termodinamica è originata, invece, da fenomeni d'instabilità delle masse d'aria e interessa sia la bassa sia l'alta atmosfera; essa è tanto maggiore quanto minore è il gradiente termico verticale. Nei bassi strati atmosferici i due tipi di turbolenza coesistono: tuttavia, quella meccanica prevale in condizioni di venti moderati e forti, quella termodinamica in condizioni di forte insolazione su terreni rocciosi e in assenza, o quasi, di vento.