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Emiratos intenta desvelar uno de los mayores misterios de la ciencia: La turbulencia

Investigadores de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi están asumiendo el desafío

Redacción
| 17 de Agosto de 2019

Un de las consecuencias del calentamiento global es el aumento de las turbulencias que experimentan los aviones en el aire. Así lo revela un estudio reciente publicado en la revista Nature, donde se señala que las turbulencias severas podrán ser hasta tres veces más comunes en unos 30 años.

Ahora, investigadores en Abu Dhabi están asumiendo el desafío de la turbulencia. Dirigidos por el profesor Nader Masmoudi de la Universidad de Nueva York en Abu Dhabi, su objetivo es descubrir cómo y por qué emergen las turbulencias, y ver qué pueden revelar sobre el mundo que nos rodea, desde el flujo de las corrientes oceánicas hasta el movimiento del tráfico de la ciudad. En su búsqueda, el profesor Masmoudi y su equipo utilizarán técnicas de vanguardia en matemáticas y computación. Y las van a necesitar, porque en el corazón de la turbulencia acecha la fórmula más temida en toda la ciencia: la ecuación de Navier-Stokes.

Estas ecuaciones describen el movimiento de fluidos como líquidos y gases que gobiernan la atmósfera terrestre, las corrientes del océano o el flujo alrededor de vehículos o proyectiles.

Pese a que desde su formulación en el siglo XIX describen adecuadamente tanto el flujo turbulento (el que se da de manera caótica) como laminar (no turbulento), sigue sin existir una explicación rigurosa de cómo un fluido pasa de ser regular a uno turbulento. Los científicos tratan de conseguir una mejorada teoría matemática sobre la dinámica de fluidos que ayude a entender el fenómeno de la turbulencia y desbloquear los muchos secretos ocultos que aún permanecen en las ecuaciones de Navier-Stokes. Incluso hoy, con computadoras capaces de realizar 100.000 millones de cálculos por segundo, resolver la ecuación de Navier-Stokes es un gran desafío.

El mes pasado, investigadores de varias universidades europeas demostraron que el vuelo de larga distancia de las semillas de diente de león es el resultado de controlar la turbulencia del aire generado por su estructura tipo radio. Los investigadores hicieron el descubrimiento usando computadoras y la ecuación de Navier-Stokes para estudiar cómo la forma de la semilla de diente de león esponjosa afecta al flujo de aire a través de sus filamentos. Sorprendentemente, descubrieron que alrededor de 100 filamentos deben funcionar, que es solo el número que se encuentra en los dientes de león típicos y que pueden desplazarse 100 kilómetros o más.

El profesor Masmoudi y su equipo planean concentrarse en lo que sucede cuando los fluidos se vuelven turbulentos.

Una vez más, es algo que todos hemos presenciado: abra el grifo lentamente y el agua fluirá en una corriente suave y clara. Pero gire el grifo un poco más, y de repente la corriente se vuelve desordenada y turbulenta. Esto se debe a que la energía del agua se concentra en pequeños remolinos, que luego se dividen en remolinos aún más pequeños. En principio, todo el proceso puede explicarse por la ecuación de Navier-Stokes. Pero sorprendentemente nadie lo sabe con certeza. Es posible que algún día los investigadores revelen ciertos valores. El profesor Masmoudi es uno de los principales expertos mundiales en esta extraña posibilidad, llamada "explosión".

Debido a la importancia de la ecuación de Navier-Stokes solucionarla se considera uno de los mayores desafíos que enfrentan los matemáticos en la actualidad.

Pero al menos por ahora, el profesor Masmoudi y sus compañeros se están enfocando en ver lo que estos cálculos más notorios pueden revelar sobre problemas más cotidianos, como la forma en que el océano interactúa con la costa y cómo el tráfico fluye por las ciudades.

Las ecuación de Navier-Stokes es uno de los siete Problemas del Milenio y cuya resolución se premia con un millón de dólares.

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