D T U

Lektor Clara Velte tog ikke et nej for et nej og blev ved med at søge fonde for at forfølge sit mål om at etablere et labo ratorium til udforsk ning af turbulens. Her står hun i det helt nyindrettede laboratorium.

På en vindmøllevinge, derimod, kan det i nogle tilfælde være fordelagtigt at bibeholde den laminare strømning og undgå turbulens. Man kan f.eks. bruge såkaldte mikro-vortex-generatorer for at skabe den effekt. Men her mangler man en dybere forståelse af de processer, der fører til laminarisering. ”Det er ikke realistisk, at man nogensinde når til at forudsige, præcis hvilken retning hvirvlerne i et turbulent flow vil tage. Men vi tror, man kan beskrive turbulens bedre med statistik. Det vil vi i hvert fald forsøge i løbet af de næste fem år,” siger Clara Velte.

Bedre forståelse af turbulens Hvert industrielt område har sin måde at tackle uforudsigeligheden på. Metoderne baserer sig på erfaringer om, hvordan flowet plejer at arte sig, men de kunne blive meget bedre, hvis man havde en dybere forståelse af, hvad der sker. Med en bedre teori ville man bl.a. kunne gøre sin opblanding mere effektiv eller blive bedre til at kontrollere den. På golfbolde har man f.eks. små fordybninger i overfladen for at få strømningen rundt om bolden til at blive turbulent. Det øger nemlig opblandingen af energirig luft tæt på bolden og gør, at luftmodstanden bliver lavere, så bolden kan flyve længere.

80 år gammel teori I 1941 opstillede den russiske matematiker Andrey Kolmogorov en teori, der kunne forklare, hvordan energien i en strømning bliver spredt. Han lavede en analogi mellem de små og mellemstore hvirvler i turbulens og molekylerne i et termodynamisk system og antog, at de små hvirvler er i en slags ligevægt i forhold til hinanden. Ifølge hans teori får alle hvirvler deres energi fra lidt større hvirvler, og til sidst bliver de mindste hvirvler til varme. Han mente ikke, at de små og mellemstore hvirvler ville påvirkes af de store hvirvlers dynamik. Clara Velte forklarer med udgangspunkt i den kop te, hun sidder med: ”Teen er i ligevægt, selv om molekylerne i den bevæger sig hurtigt – væsken springer ikke op af sig selv, og bevægelsen følger den klassiske teori. Men der er mange tilfælde, hvor turbulensen er mere uforudsigelig, f.eks. når en strømning accelererer, som når man rører i teen, når diesel sprøjtes ind i en motor, eller når luften passerer rotorplanet på en vindmølle. Så opstår der såkaldte skærelag, hvor én del af strømmen er hurtigere end en anden. Og dér ser det ud til, at den klassiske teori bryder ned.”

Selv ikke de største computere kan løse de såkaldte Navier-Stokes-ligninger, som beskriver de turbulente bevægelser. Derfor må man ty til tilnærmelser og tommelfingerregler for at forklare, hvordan en pæn, glat strømning kan bryde op i kaotiske hvirvler. Clara Velte mener i den forbindelse, at netop skærelagene er det mest interessante at studere, og med det nyindrettede laboratorium får hun en helt unik mulighed for at kombinere sine teorier med eksperimenter og dermed forhåbentlig blive i stand til at finde løsninger til de styrende ligninger for turbulente felter.

Med dette kalibreringsmål kan forskerne definere det fysiske rum, hvor de vil udføre deres eksperimenter.

Tro er godt, viden er bedre Clara Velte er uddannet civilingeniør på Chalmers tekniska högskola i Göteborg og kom til DTU som ph.d.-studerende efter sin kandidat eksamen i 2005. Med sig havde hun en spirende idé, som hendes vejleder på Chalmers plantede, da han fortalte om manglerne i turbulensteorien. DTU-ansættelsen blev permanent, og idéen blev efterhånden til en ansøgning hos flere fonde om midler til at indrette et forsøgslaboratorium. Det var ikke nogen nem opgave. Igen og igen fik hun afslag, men i stedet for at give op skærpede hun bare sine argumenter.