La simulación numérica mediante el uso de grandes ordenadores es la aliada de los investigadores para conseguir ganarle enteros a la turbulencia, un fenómeno físico caracterizado por su comportamiento caótico y cuyo conocimiento es tan complejo que cada pequeño avance en su comprensión supone un gran logro para la comunidad científica.
Precisamente en esa búsqueda de nuevos avances y modelos más simplificados, acuden a la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Aeronáutica y del Espacio (ETSIAE) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) 52 investigadores procedentes de todo el mundo para compartir conocimientos, inquietudes, herramientas y adquirir nuevas ideas, enfoques y perspectivas en este campo.
Se trata de Madrid Turbulence Wokshop, que alcanza su cuarta edición, tras las celebradas en 2013, 2015 y 2017. Durante un mes recibe a investigadores venidos de Australia, Estados Unidos, Canadá, China, Japón, Turquía, Reino Unido, Italia, Suecia, Grecia y España que trabajan conjuntamente en grupo según el enfoque de cada uno de ellos (DMD, AMD, POD; Large Scales; Homogeneus Flows; Complications & Control; Theory).
Algunos de los asistentes repiten experiencia, pues ya participaron en las ediciones anteriores, pero otros se incorporan en esta nueva edición, tras ser seleccionadas sus propuestas de trabajo por el profesor Javier Jiménez Sendín, catedrático emérito de la UPM, una autoridad mundial reconocida en este campo y organizador de esta selecta reunión de expertos.
Desde Japón, acude Yutaro Mootori, estudiante de doctorado en la Universidad de Osaka, para “intercambiar opiniones con excelentes investigadores”, que espera que su paso por Madrid Turbulence Workshop le permita “ampliar sus horizontes”.
Usando el banco de datos del profesor Jiménez Sendín y su equipo, validan o refutan sus planteamientos iniciales. Además, a lo largo de este mes, pueden asistir a un par seminarios impartidos por algunos participantes que exponen sus trabajos más relevantes en turbulencia por ser considerados de especial interés. A estos seminarios hay que sumar dos jornadas, una cuando se alcanza la mitad de la estancia y otra al finalizar, para que los participantes presenten el trabajo realizado aquí.
Entre las novedades hay proyectos que apuntan hacia el uso de la inteligencia artificial, por lo que cabe preguntarse si las máquinas son capaces de generar teorías científicas válidas. Recientemente, el profesor Jiménez Sendín, asistía a un encuentro organizado por la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, donde se debatían estas cuestiones y afirmaba: “la interacción colaborativa entre humanos e inteligencia artificial puede compararse con la de un perro y un cazador, o un caballo y un jinete. Cada uno hace lo suyo, y al final ambos consiguen lo que quieren. Como en todas las relaciones entre individuos muy distintos, el problema será eminentemente una cuestión de comunicación”.
Iniciativa ligada al proyecto Coturb
La cuarta edición de Madrid Turbulence Workshop se ampara en el proyecto Coturb (Coherent Structures in Wall Turbulence), un proyecto de investigación de cinco años de duración (finalizará en 2021) financiado por el Consejo Europeo de Investigación a través de las convocatorias Advanced Grant. El objetivo de Coturb es “poder detectar grandes remolinos y predecirlos la mayor parte del tiempo. Se trata de probar diversos modelos de estructuras coherentes para cuantificar la frecuencia y proximidad del flujo a la pared y desarrollar predicciones. Dicho de otro modo, realizamos simulaciones numéricas con las escalas grandes y usamos modelos que representen fielmente las escalas pequeñas de forma que se reduzca el número de cálculos y se puedan integrar en simulaciones de interés real con resultados satisfactorios”.
Investigadores de la ETSIAE, en la vanguardia
El Grupo de Investigación en Dinámica de Fluidos, liderado por el profesor Jiménez Sendín, se ha convertido en un punto de referencia para quienes trabajan en turbulencia. El propio catedrático recibía hace un año el EUROMECH Fluid Mechanics Prize 2018 por “sus profundas y duraderas contribuciones a la turbulencia, en particular a la turbulencia de pared, que han hecho avanzar nuestra comprensión a través de la introducción de conceptos físicos innovadores y por su trabajo pionero en simulaciones numéricas de flujos turbulentos que tienen una amplia influencia educativa”.
Y en 2017, junto con los jóvenes investigadores José Cardesa y Alberto Vela-Martín, alcanzó un hito, demostrando cómo se mueve la energía en flujos turbulentos. Resolvieron numéricamente las ecuaciones que rigen el movimiento de un flujo incomprensible y newtoniano para después analizar los datos de forma novedosa, aislando los torbellinos por tamaños. Ello les llevó a deducir que la energía se extiende de remolinos grandes a remolinos cercanos más pequeños y validar así la teoría de los años 40 del matemático Kolmogorov. Los resultados obtenidos de las cinco dimensiones analizadas (el espacio tridimensional, el tiempo y la escala) fueron tan relevantes que la revista Science publicó el artículo “The turbulent cascade in five dimensions”.