مترجم: زهرا هدایت منش
جریان‌های هوا، جریان خون درون سرخرگ‌ها، جریان گذرنده از كنار اجسام سریع، و جریان‌های سطح خورشید همه مثال‌هایی از تلاطم‌اند؛ در این سیستم‌ها تغییرات سرعت بر حسب مكان و زمان بسیار شدید و بدرفتار است. مسئله تلاطم با وجود سادگی ظاهری و آشنا بودن آن، هنوز به خوبی درك نشده است. دو مسئله مهمی كه در موضوع تلاطم مطرح می‌شود اینهایند. توزیع سرعت چگونه است، و اثر تلاطم بر اختلاط اجزای معلق درون شاره چیست. به نظر می‌رسد كه پس از چند دهه كار بدون داشتن نتایج تجربی مطمئن، اكنون شبیه سازی خوبی برای این مسئله در دست باشد. محاسبه كامپیوتری نیانژنگ كاؤو، شییی چن، و ژن سوشه نشان می‌دهد كه گستره افت و خیزهای سرعت بیش از حد مورد انتظار است، حدی كه از نظریه سال 1941 گولموگوروف به دست می‌آید. این نظریه به مدت چندین دهه نظریه استاندارد تلاطم بود. مدت‌هاست كه تصور اینكه عبارت دقیقی برای سرعت برحسب مكان و زمان به دست بیاید كنار گذاشته شده است؛ این كار ناشدنی است. در عوض، هدف تعیین احتمال رویدادهای مختلف است. در كارهای عملی، مثلاً می‌توان احتمال اینكه فردا باران ببارد را بررسی كرد. در كارهای بنیادی‌تر رویدادهای ساده‌تری مورد نظر است. مثلاً تعیین احتمال اینكه اختلاف سرعت شاره در دو نقطه معین مقدار خاصی باشد.
نظریه بنیادی تلاطم را كولموگوروف با دو مقاله در سال‌های 1941 و 1962 بنا كرد. در هر دوی این مقالات هدف تعیین احتمال مشاهده مقادیر مختلف ∆u(r)، اختلاف سرعت بین دو نقطه به فاصله r است. اما نظریه‌هایی كه در این مقالات بنا می‌شود، كاملاً با هم متفاوت است. در مقاله سال 1941 فرض می‌شود تغییرات نوعی ∆u بر حسب r از یك مقیاس بندی ساده تبعیت می‌كند و متناسب با 3/1r تغییر می‌كند. ∆u هایی كه خیلی با این مقدار نوعی اختلاف داشته باشند، غیر محتمل‌اند. اما در مقاله سال 1962 مقدار نوعیی برای ∆u فرض نمی‌شود، بلكه گستره وسیعی از رویدادهای متحمل وجود دارد. این نظریه را چند مقیاسی می‌نامند.
شبیه سازی كامپیوتری كاؤو و همكارانش نشان می‌دهد افت و خیزها خیلی بیش از چیزی‌اند كه از نظریه قدیمی‌تر به دست می‌آید، اما به این افت و خیزها می‌توان به طور كلی یك مدل چند مقیاسی برازاند. یكی از نتایج عملی این شبیه سازی آن است كه در طرح‌های مهندسی باید تعداد بسیار بیشتری رویداد را محتمل در نظر گرفت. این هم كار طراحان صنعتی را دشوار می‌كند و هم كار دانشمندانی را كه می‌خواهند جریان‌های متلاطم را شبیه سازی كنند. اما ضمناً از این شبیه سازی نتیجه شده است كه بعضی از روش‌های استاندارد ساده‌كردن محاسبات عددی تلاطم معتبراند.
در شاره‌های متلاطم چیزهای مختلفی جابه‌جا می‌شوند، از جمله شاره‌های دیگر، جامدات یا گرما. مثلاً در واكنش‌های شیمیایی، پیشرفت آزمایش تا حد زیادی به مقدار مخلوط شدن اجزای واكنش بستگی دارد، و تلاطم برای خوب مخلوط شدن مواد واجب است پژوهش‌های زیادی هم در مورد افت و خیزهای غلظت و دما انجام می‌شود. بسیاری معتقدند كه افت و خیزهای دما نیز با مدل چند مقیاسی سازگار است.
/ج
