El proyecto MUST (Modelling Uncertainty in Sub-grid Turbulence), dirigido por Alberto Vela Martín, del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la UC3M, aborda uno de los fenómenos más universales y complejos de la naturaleza: la turbulencia. Aunque se investiga desde hace siglos y se conocen a la perfección las ecuaciones matemáticas que la gobiernan, predecirla de forma fiable sigue siendo un gran desafío. El problema no se debe a la falta de datos o de capacidad de cálculo, sino a una laguna teórica sobre cómo debe modelarse. En este ámbito, la simulación de grandes torbellinos (Large-Eddy Simulation, LES) se ha convertido en una herramienta imprescindible en ciencia e ingeniería para predecir la turbulencia. Sin embargo, su propio éxito plantea una paradoja: existen modelos que, pese a ser inconsistentes con los datos fundamentales, funcionan sorprendentemente bien, lo que demuestra que aún no comprendemos del todo qué hace que un modelo de turbulencia tenga éxito.

Para resolver esta limitación, el proyecto MUST propone un cambio de enfoque fundamental: incorporar la incertidumbre como un principio central en el diseño de los modelos. La investigación desarrollará un nuevo marco de simulación LES desde el principio, combinando las ecuaciones clásicas de la física de fluidos (las ecuaciones de Navier-Stokes) con una descripción estadística de los movimientos a pequeña escala no resueltos. De este modo, las escalas pequeñas que determinan el comportamiento de los modelos dejarán de describirse mediante un único resultado fijo o determinista para pasar a representarse como un conjunto de posibilidades físicamente coherentes. Esta propuesta permitirá definir los límites reales de predicción de los modelos y separar, por primera vez, la incertidumbre irreducible inherente al modelado de los errores de modelización que sí se pueden evitar.

Bajo este nuevo marco, los modelos se compararán con los datos de forma acorde con la naturaleza intrínsecamente caótica de la turbulencia, fijando un nuevo estándar para su desarrollo, entrenamiento y ensayo. “Al unir física y estadística, MUST tratará de establecer un nuevo paradigma donde el éxito o el fracaso de los modelos de turbulencia se explique a través de los mecanismos físicos que gobiernan el flujo de incertidumbre e información a través de las escalas. Más allá de la mecánica de fluidos, este paradigma impactará en la modelización de sistemas complejos de forma más amplia, ofreciendo un marco universal para predecir fenómenos físicos considerando la incertidumbre como parte esencial del proceso de modelado”, explica el profesor Alberto Vela Martín.

Investigación de excelencia en la UC3M

Esta beca de investigación obtenida destaca el compromiso de la UC3M con la investigación de excelencia. En total, la UC3M ha obtenido 23 proyectos ERC desde la creación del programa (9 Starting Grants, 9 Consolidator Grants y 5 Proof of Concept) con una financiación global que supera los 29 millones de euros.

Más información: https://www.uc3m.es/investigacion/ERC