INVESTIGADORES DE LA UPM ANALIZAN LA TURBULENCIA CON NUEVAS CAPACIDADES COMPUTACIONALES

La simulación de gran cantidad de datos con potentes ordenadores es el fundamento del proyecto Multiflow que se desarrollará en los próximos cinco años en la ETSI Aeronáuticos de la Universidad Politécnica de Madrid.

Javier Jiménez Sendín, catedrático de la Universidad Politécnica de Madrid y experto en turbulencia a nivel internacional, dirige el equipo investigador de este proyecto, una nueva propuesta para entender la física del
fenómeno de la turbulencia.

Multiflow, acrónimo de Multiscale Dynamics of Turbulent Flows, es un proyecto de investigación básica con cinco años de duración que se encuentra en sus comienzos, organizando los recursos humanos (tres profesores, dos postdoctorados y entre cuatro y seis estudiantes de doctorado) y reforzando la infraestructura necesaria. Perteneciente al séptimo Programa Marco de la Unión Europea, ya ha recibido un reconocimiento de importancia por parte de la comunidad científica, el Advanced Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC, en inglés), que impulsa la excelencia en la investigación y que este año han recibido 266 científicos senior de élite, entre los que se encuentra el profesor Jiménez Sendín, al objeto de continuar sus indagaciones y experimentaciones.

“En los últimos años han aparecido nuevos datos sobre el problema de la turbulencia especialmente debido a los avances en supercomputación y que permite dar un vuelco al estudio del fenómeno, atascado desde 1850, a pesar de que un 10% de la energía que se gasta en el mundo se disipa en turbulencia cerca de las paredes, tanto en vehículos como Notas de prensaen tuberías”, expone Jiménez Sendín, quien considera por ello este momento como “clave” para continuar los estudios que ya han hecho en esta área.

Los ordenadores propios con capacidad de almacenamiento de cientos de Terabytes y el acceso a los grandes ordenadores de Europa para la simulación inician una etapa marcada por la utilización de métodos multiescala a la resolución de las ecuaciones implicadas. La primera parte del proyecto es trabajo analítico, se trata de observar cómo la energía se inyecta en la turbulencia y luego ver cómo se distribuye. La aplicación
industrial de los resultados vendrá marcada por dar respuesta a cómo se puede calcular y predecir la turbulencia y cómo se puede controlar, tanto para amortiguarla como para incrementarla.

Más allá de la aeronáutica
Para hacerlo fácilmente entendible el catedrático de la ETSI Aeronáuticos explica que “hay unas mil veces más remolinos en la estela de un Airbus que gente en el mundo. A los ingenieros nos interesa saber el resultado de todo ese barullo con un error menor del 1%”. Aproximadamente la mitad del coste energético del avión está en la resistencia de la fricción con el aire, que se da en la turbulencia cercana a la pared, denominada capa límite. “Entenderlo, calcularlo y controlarlo –continúa Jiménez Sendín– supondría una
reducción de costes, pero también de gasto energético y de contaminación medioambiental y acústica”.
Si bien la turbulencia del aire es una desventaja en el vuelo porque incrementa la resistencia aerodinámica,
también es cierto que gracias a la turbulencia se mezcla más rápidamente el aire con el combustible en el motor del avión. Por tanto, el objetivo final es entender el fenómeno para poder manejarlo según corresponda en cada caso. Además ese conocimiento no es sólo un problema aeronáutico. La estela de un barco presenta flujos turbulentos, que también están presentes en la industria química, así como en las tuberías, en la  atmósfera y el mar