La gran mayoría de problemas industriales tienen en común la naturaleza turbulenta y caótica de sus flujos asociados como en el caso de los procesos de fundición como HPDC (high pressure die casting), artefactos marinos, aerodinámica exterior en edificios, etc.
Como se ha comentado, estos procesos suelen ser caóticos como se puede observar en las figuras 1 y 2 donde el flujo aguas abajo del aliviadero, así como la estela que deja el buque a su paso son totalmente turbulento.
Para determinar el momento en el que un flujo se puede volver turbulento se utiliza un número adimensional, el número de Reynols (Re), que nos indica la relación entre los esfuerzos convectivos y los esfuerzos viscosos que existe sobre el fluido en las ecuaciones del movimiento.
En estas ecuaciones es la viscosidad dinámica, p es la presión, ρ es la densidad y u es el campo de velocidades del fluido. Por lo tanto, queda definido:
Donde L y U son la longitud y velocidad característica del problema. Para determinar L se tiene que tener en cuenta dónde se pueden dar los mayores cambios en velocidad, por ejemplo, en un buque, aunque la eslora es de mayor tamaño que la manga, en esta última la velocidad cambia muy rápidamente. Por lo tanto, la elección de estos parámetros depende del tipo de problema del que se esté tratando.
Hay que tener en cuenta que la viscosidad funciona como una fuerza estabilizadora y que los esfuerzos convectivos de forma contraria, por lo que mientras más grande sea Re más fácil será que el flujo se vuelva turbulento, además ciertas perturbaciones como la rugosidad de las superficies puede acelerar el paso de flujo laminar a turbulento a Re en los que quizá el flujo no tienda a serlo.
El tamaño de los torbellinos o eddies formados en la turbulencia es muy variado y la relación de tamaños del más grande (L) y el más pequeño ( ) es del orden:
Por lo que si nos encontramos con flujos muy turbulentos (que suele serlo en la industria), la discretización espacial de nuestro dominio debería contar con celdas muy pequeñas en las zonas con grandes cambios en el flujo. En muchos casos esto no es practicable porque resolver todas las escalas del flujo con los recursos computacionales actuales demandaría mucho tiempo con el que no se suele contar.
En consecuencia, con el paso del tiempo se han desarrollado modelos numéricos que salvan este inconveniente con ciertas restricciones como se verá en el artículo modelos turbulentos.