W ciągu minionych trzech wakacyjnych tygodni, tj. od 18 czerwca do 7 lipca bieżącego roku, miała miejsce trzecia edycja programu Lille Turbulence Program 2023, organizowanego przez Laboratoire de Mécanique des Fluides de Lille (LMFL)– Kampé de Fériet we Francji. Wydarzenie skupia kilkudziesięciu badaczy zjawiska turbulencji z całego świata, zajmujących się w szczególności zagadnieniami niestacjonarności przepływów. Na spotkaniu nie mogło zatem zabraknąć reprezentacji z naszego Zakładu Fizyki Atmosfery i Laboratorium Mechaniki Płynów, w składzie: Marta Wacławczyk, Stanisław Król, Jakub Nowak i Szymon Malinowski.

Badacze zjawiska turbulencji spotykają się rokrocznie na warsztatach w Lille, by zaprezentować i omówić swoje prace i wyniki badań, zainicjować nowe kierunki rozwoju oraz współpracować nad eksperymentalnymi i numerycznymi bazami danych przepływów turbulentnych. W trakcie wydarzenia uczestnicy mogą korzystać z zaplecza eksperymentalnego LMFL, w tym z 20-metrowego tunelu aerodynamicznego, w ramach platformy badawczej CONTRAERO Uniwersytetu w Lille. Platforma ta składa się z 4 tuneli o różnych charakterystykach, umożliwiających przeprowadzenie szczegółowych badań, od konfiguracji akademickich po walidację rozwiązań przemysłowych. Nasi badacze z Zakładu Fizyki Atmosfery, ze wsparciem Warsztatów Mechanicznych Instytutu Fizyki Doświadczalnej FUW, niedawno również zbudowali w Laboratorium Mechaniki Płynów IGF FUW tunel aerodynamiczny, który swoją oficjalną premierę będzie miał na Festiwalu Nauki we wrześniu 2023 roku.

Tematem przewodnim zarówno całego programu, jak i poszczególnych warsztatów w ramach Lille Turbulence Program 2023, które miały miejsce w pierwszych dniach spotkania, była turbulencja nierównowagowa, w której obserwowane są odstępstwa od teorii Kołmogorowa. Według teorii Kołmogorova bowiem, energia dostarczona do największych skal wirowych transportowana jest w stałym tempie od wirów dużych do coraz mniejszych, w procesie nazywanym kaskadą energii. Na końcu kaskady, po dotarciu do najmniejszych skal wirowych, energia ruchu płynu zamienia się w ciepło. Nierównowaga turbulencji występuje wtedy, gdy tempo przekazywania energii między skalami wirowymi nie jest stałe. Ma to miejsce na przykład w sytuacji, gdy gwałtownie zmniejszy się wartość energii dostarczanej do dużych wirów i turbulencja zacznie zanikać.

Pomiary naszych badaczy oraz analizy badań z poprzednich lat wskazują, że turbulencja występująca w warstwie granicznej atmosfery i w chmurach ma właśnie taki charakter (Nowak et al. [ACP,  vol. 21, 2021], Wacławczyk et al. [JAS, vol. 79, 2022]). Podobne obserwacje poczynili różni badacze w ich eksperymentach laboratoryjnych, we wspomnianych tunelach aerodynamicznych. Brakuje jednak spójnej teorii, która miałaby szerokie zastosowanie do warunków, gdzie nie są spełnione założenia dawnej teorii Kołmogorowa. Celem programu była więc dyskusja wyników eksperymentalnych i koncepcji teoretycznych oraz nawiązanie współpracy, która mogłaby kiedyś doprowadzić do sformułowania dobrego opisu teoretycznego takich sytuacji nierównowagowej turbulencji.

Warsztaty w pierwszych trzech dniach spotkania miały charakter niewielkiej konferencji z wystąpieniami po 40 minut. Podczas warsztatów zespół fizyków atmosfery z IGF FUW reprezentowali z wystąpieniami Marta Wacławczyk i Szymon Malinowski. Dalszą część programu stanowiły bardziej nieformalne dyskusje i prezentowanie aktualnych wyników badań. Każdego popołudnia miało również miejsce jedno wspólne seminarium, podczas którego codziennie występowała inna osoba, w tym Jakub Nowak z zespołu IGF FUW. Kilkoro badaczy wykorzystało również czas na przeprowadzanie eksperymentów w tunelu aerodynamicznym LMFL.

Konsultacja naukowa:
dr inż. Marta Wacławczyk
dr Jakub Nowak