Pada bab-bab sebelumnya, kita hanya membahas masalah aliran laminar. Kita telah melihat bahwa persamaan diferensial yang menggambarkan aliran laminar sudah dipahami dengan baik dan, untuk sejumlah sistem sederhana, distribusi kecepatan dan berbagai besaran turunan dapat diperoleh secara langsung. Faktor pembatas dalam penerapan persamaan perubahan adalah kompleksitas matematis yang dihadapi dalam masalah di mana terdapat beberapa komponen kecepatan yang bergantung pada beberapa variabel. Bahkan dalam kasus ini, dengan perkembangan cepat dinamika fluida komputasional, masalah-masalah tersebut secara bertahap dapat diselesaikan secara numerik.

Dalam bab ini, kita beralih pada pembahasan aliran turbulen. Jika aliran laminar teratur, aliran turbulen bersifat kacau. Sifat kacau inilah yang menimbulkan berbagai kesulitan. Bahkan, seseorang mungkin mempertanyakan apakah persamaan perubahan yang diberikan pada Bab 3 mampu menggambarkan gerakan turbulen yang sangat fluktuatif. Karena ukuran eddy turbulen jauh lebih besar dari jarak bebas rata-rata molekul fluida, persamaan perubahan tetap berlaku. Solusi numerik dari persamaan ini dapat diperoleh dan digunakan untuk mempelajari detail struktur turbulensi. Namun, dalam banyak kasus, kita tidak memerlukan informasi yang sangat rinci, mengingat usaha komputasional yang diperlukan. Oleh karena itu, dalam bab ini kita akan lebih fokus pada metode yang memungkinkan kita menggambarkan profil kecepatan dan tekanan rata-rata waktu.

Pada bagian 5.1 kita mulai dengan membandingkan hasil eksperimen untuk aliran laminar dan turbulen dalam beberapa sistem aliran. Dengan cara ini kita dapat memperoleh beberapa gagasan kualitatif tentang perbedaan utama antara gerakan laminar dan turbulen. Eksperimen-eksperimen ini membantu mendefinisikan beberapa tantangan yang dihadapi oleh ahli dinamika fluida.

Pada bagian 5.2, kita mendefinisikan beberapa besaran yang dihaluskan terhadap waktu, dan menunjukkan bagaimana definisi ini dapat digunakan untuk merata-ratakan persamaan perubahan dalam interval waktu singkat. Persamaan ini menggambarkan perilaku kecepatan dan tekanan yang dihaluskan terhadap waktu. Namun, persamaan gerak yang dihaluskan terhadap waktu ini mengandung fluks momentum turbulen. Fluks ini tidak dapat secara sederhana dihubungkan dengan gradien kecepatan seperti pada fluks momentum yang diberikan oleh hukum viskositas Newton di Bab 1. Saat ini, fluks momentum turbulen biasanya diperkirakan melalui eksperimen atau dimodelkan secara empiris berdasarkan pengukuran eksperimental.