Tornado's in Groningen

Windsnelheden van 117-180 kilometer per uur, daken raken bedekking kwijt, caravans en woonwagens kunnen omslaan, auto's worden van de weg geblazen en ook schuren en garages worden soms verwoest... en dat heet dan een matige tornado.

Windhozen in Nederland

Zulke tornado’s komen in Nederland gelukkig zelden voor. Toch kun je ook in ons land regelmatig getuige zijn van lichte wervelwinden. Met zo’n 35 windhozen en 100 waterhozen (boven Noordzee, Waddenzee en IJsselmeer) is ons landje koploper in Europa. Als je dit natuurfenomeen graag eens met eigen ogen wilt zien dan kun je het beste aan het eind van de zomer ergens bij de Noordzee op de uitkijk gaan staan. Wil je meer weten over tornado’s of wil je graag eens je hand in een tornado steken (zonder dat de rest van je lichaam wordt meegezogen), dan ben je bij ons aan het juiste adres.

Mini-tornado's bij vogels

Behalve in de vorm van een tornadomachine in de tentoonstelling van Science LinX, duiken tornado’s bij ons in de faculteit in verschillende onderzoeksrichtingen op. Ook in hoeken waar je ze niet direct verwacht. Bij de afdeling Mariene Biologie bijvoorbeeld. Niet lang geleden ontdekten onze onderzoekers John Videler en Eize Stamhuis samen met collega David Povel uit Leiden, dat gierzwaluwen hun vliegbehendigheid en souplesse te danken hebben aan kleine tornado’s die ze tijdens het vliegen creëren. Zij toonden dit aan door een model te maken van een zwaluwvleugel en deze in een bak stromend water te plaatsen. Dankzij de scherpe rand van de vleugel ontstonden er wervelingen in het stromende water. Aangezien water en lucht een vergelijkbare dynamiek vertonen, konden de conclusies al snel doorgetrokken worden naar de ‘echte’ situatie.

Twee verschillende stromingen

Tornado’s in water en lucht kunnen worden beschreven met behulp van de stromingsleer; de studie naar de beweging van vloeistoffen en gassen. Essentieel hierbij is het verschil tussen laminair en turbulent. Bij laminaire stroming bewegen alle vloeistof- of gasdeeltjes heel geordend dezelfde kant op, terwijl bij turbulente stroming de deeltjes allemaal dwars door elkaar heen krioelen. Alhoewel de turbulent stromende deeltjes ‘gemiddeld’ wel dezelfde kant uit bewegen, ziet het er zorgwekkend rommelig uit. In onze tornadomachine vind je beide vormen van stroming terug. De pirouette die de tornado maakt, kan zowel het gevolg zijn van laminaire als turbulente stroming. De extra kronkel in de slurf daarentegen, is het effect van turbulente stroming.

Gronings onderzoek

Stromingsleer is hét onderzoeksonderwerp binnen de Groninger onderzoeksgroep ‘Technische Mechanica en Numerieke Wiskunde’. Onder leiding van Arthur Veldman bestuderen onze wiskundigen al jarenlang allerlei soorten stromingen. Hiervoor maken zij dankbaar gebruik van de computer. Met uitgebreide berekeningen en verhelderende visualisaties vinden ze antwoorden op vragen als: ‘Met hoeveel kracht botst een golf tegen een schip aan?’, ‘Hoe ziet turbulentie eruit?’, ‘Hoe stabiel is de Golfstroom?’ en ‘Hoe stroomt bloed door onze aderen?’. Maar ook: ‘Hoe houden we klotsende satellieten in bedwang?

Klotsende satellieten

Deze laatste vraag verdient een toelichting. In de ruimte kunnen de bewegingen van een voorraad drinkwater of vloeibare brandstof voor allerlei problemen zorgen. Zo kunnen klotsende vloeistoffen de bestuurbaarheid van ruimtevaartuigen in de weg zitten of satellieten uit hun koers halen. Daarom onderzoeken de onze wetenschappers, samen met het Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium in de Noordoostpolder, hoe we dit geklots in de ruimte onder bedwang kunnen houden!

• Science: 'Abstract zwaluwonderzoek'
• Onderzoeksgroep Computational Mechanics and Numerical Mathematics

Colofon
Met bijzondere dank aan: Hüttinger Exhibition Engineering, Charlotte Vlek en Lenny Taelman. Neem contact op met iemand van Science LinX indien je hier ook genoemd zou moeten worden.

Auteur
Siëlle Gramser