Während Turbulenz allgegenwärtig ist, bleibt die Mathematik hinter ihr ein Rätsel. So sehr, dass die Turbulenz unter die sieben Millennium-Preisprobleme aufgenommen wurde, die vom Clay Mathematics Institute zusammengestellt wurden. Diese Millennium-Probleme fordern die Mathematik heraus, die 7 fundamentalsten und schwierigsten Probleme der klassischen Physik zu lösen.

Um die Genauigkeit turbulenter Strömungsberechnungen zu verbessern, führten Peter Vincent und sein Team über einen Zeitraum von 12 Monaten Tausende turbulenter Strömungssimulationen durch. Dabei nutzte das Team zwei der schnellsten Supercomputer Europas - Piz Daint am CSCS und Wilkes-2 von der University of Cambridge.

Diese mit GPUs von NVIDIA beschleunigten Computer ermöglichten es dem Team, zum ersten Mal sogenannte Eigenmode-Lösungen für eine gemittelte turbulente Strömung in einem Kanal zu identifizieren. Dies bietet grundlegende Einblicke in die Strömungsphysik, mit deren Hilfe verbesserte Näherungsmodelle für den industriellen Einsatz entwickelt werden können.

"Durch diese Berechnungen konnten wir ein neues Licht auf die Physik werfen, die die gemittelten Eigenschaften turbulenter Strömungen bestimmt", erklärte Vincent. "Insbesondere zeigen sie, dass die maßgeblichen Gleichungen bestimmte Symmetrien nicht besitzen können, die von bestehenden Modellen häufig angenommen werden."

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