Forschungskonsortium erhält 3,7 Mio. € Förderung zur Lösung eines der größten physikalischen Probleme

IST Austria Professor Björn Hof, Physiker im Bereich Fluiddynamik, untersucht mit einem internationalen Team von führenden PhysikerInnen neue Methoden zur Verbesserung des Verständnisses turbulenter Strömungen. Die Simons-Stiftung, die 1994 gegründet wurde, unterstützt Projekte an der Grenze der Grundlagenforschung und fördert aktiv den Einsatz neuer experimenteller Techniken, die sich typischerweise aus interdisziplinären grundlagenorientierten Forschungsgruppen entwickeln.

Während die Auswirkungen von Turbulenzen in unserem Alltag offensichtlich sind – von der Bewegung des Wellenbruchs bis zur Bewegung von Wettersystemen – bleiben sie für die moderne Wissenschaft weitgehend ein Geheimnis. Derzeit sind PhysikerInnen in der Lage, die Bewegung der glatten (laminaren) Strömung mit Gleichungen aus Newtons Bewegungsgesetzen (Navier-Stokes-Gleichungen) genau zu beschreiben. Geht es aber um turbulente Strömungen, sinkt die Vorhersagekraft dieser Gleichungen sehr schnell – selbst mit Hilfe der größten Supercomputer der Welt. Um die Einschränkungen der bestehenden Ansätze aufzuheben, wird Professor Björn Hof zusammen mit einem Konsortium führender PhysikerInnen aus der ganzen Welt neuartige Techniken einsetzen, um die Art der turbulenten Strömungen mit Hilfe der statistischen Eigenschaften turbulenter Flüssigkeiten besser zu beschreiben. Aus dieser Methode wollen Hof und seine KollegInnen einen neuen konzeptionellen Rahmen zur Beschreibung von Turbulenzen entwickeln, der in Zukunft die Fähigkeit zur Vorhersage realer turbulenter Strömungen erhöhen könnte.

„Die Verbesserung unseres Verständnisses von turbulenten Strömungen ist nicht nur theoretisch“, sagt Hof. „Das bessere Verständnis turbulenter Strömungen bringt auch eine Vielzahl praktischer Anwendungen in Wissenschaftsbereichen wie Meteorologie, Ozeanographie, Astrophysik und Aerodynamik. Ein besseres Verständnis von Turbulenzen hat beispielsweise das Potenzial, die Vorhersage von schädlichen Wetterereignissen wie Hurrikanen und Tornados deutlich zu verbessern und auch die Modellierung der Flugzeugaerodynamik erheblich zu unterstützen“.

Das Projekt des Teams, genannt „Überarbeitung des Turbulenzproblems mithilfe statistischer Mechanik“, bringt einige der weltweit führenden PhysikerInnen aus Österreich, Großbritannien, Frankreich, den USA und Israel zusammen, um einen neuen Weg zu finden, das Problem turbulenter Strömungen besser zu beschreiben, zu modellieren und zu konzipieren.

Professor Hof fügt hinzu: „Dieses Projekt ist ein gutes Beispiel für den Nutzen der Grundlagenforschung und die unvorhergesehenen Auswirkungen, die die von Neugier getriebene Forschung auf das Verständnis unserer natürlichen Welt hat.”