Was ist Fluid-Turbulenz? (PDF)

Es wird eine innovative Wellenstrukturtheorie der Turbulenz vorgestellt. Der wichtigste Fortschritt ist die Bereitstellung von Turbulenzparametern aus theoretischen Untersuchungen der optimalen Selbstorganisation der Turbulenz durch Bewertungen mit Hilfe der Informationsentropie.
Die neuen theoretischen Ergebnisse stimmen mit den experimentell gesicherten Resultaten turbulenter Konvektionsgeschwindigkeitsfelder bei freier und erzwungener Turbulenz sehr gut überein. Im Zusammenhang mit dem logarithmischen Wandgesetz wird gezeigt, dass es keine viscose Unterschicht gibt.
Die Formulierung des Oszillationsproblems der Turbulenz und die Lösung der Randwertaufgaben mit an die konkrete Aufgabenstellung angepassten Koordinatensystemen erfolgt für viele technisch bedeutsame turbulente Strömungen, u.a. glatte und raue Rohrströmung, Konfusor- und Diffusorströmung, Drallströmung, Rührerströmung, Einlaufströmung, Intermittenz, Nachlaufströmung und Freistrahlen.
Eine erkenntnistheoretische Komponente der Innovation ist die Darstellung der Turbulenz durch kontravariante Vektorfelder, die sich durch die Beständigkeit der Turbulenzstrukturen bei Veränderung der Strukturdichte auszeichnen. Die Turbulenzstrukturen wirken als aktive Impulssender gebrochener Monopole, Dipole, Tripole und Quadrupole im Strömungsfeld. Der Dissipationsmechanismus wird qualitativ und quantitativ erstmalig hinsichtlich der Prozesse in den Turbulenzstrukturen beschrieben.
Den Übergang vom kontravarianten Turbulenzgeschwindigkeitsfeld zum kovarianten Konvektionsgeschwindigkeitsfeld ermöglichen die Brechung und Verschränkung.
Es wirken die Prinzipien der Turbulenz als Fraktalprinzip, Spiegelungsprinzip, Verschränkungsprinzip, Brechungsprinzip und Faltungsprinzip
Die Wellenstrukturtheorie der Turbulenz bietet ein ordnendes Instrument weiterer Untersuchungen zu zahlreichen offenen Problemen.