Hidraulica

Introducción


A pesar del hecho de que las ecuaciones que gobiernan son generalmente bien conocidas, la mayoría extensa de los flujos fluidos no puede ser solucionados directamente por el cálculo de la fuerza bruta, y el tema requiere una colaboración cercana entre la teoría y el experimento. Este esfuerzo, junto con el uso cada vez más eficaz de simulaciones numéricascuidadoso-seleccionadas, la gran mayoría, directamente en el ordenador, da lugar a un campo que ha seguido habiendo vigoroso, desafiador y que excitaba por concluido un siglo.

En este trabajo de investigación se explicara el análisis dimensional y su similitud dinámica tema que abarca entre otros tópicos la homogeneidad dimensional y relaciones adimensionales, dimensiones y unidades entre estas por ejemplo la masacuyo símbolo es m y dimensiones M.




































Definición de análisis dimensional y modelos hidráulicos

Para resolver problemas prácticos de diseño en mecánica de fluidos, usualmente se requiere tanto de desarrollos teóricos como de resultados experimentales. Al agrupar las cantidades importantes en parámetros adimensionales, esposible reducir el número de variables y hacer que este resultado compacto (ecuaciones o gráficas de datos) sea aplicable a otras situaciones similares.

Si uno fuera a escribir la ecuación de movimiento F= m.a para un paquete de fluido, incluyendo todos los tipos de fuerzas que pueden actuar sobre el paquete, tales como las fuerzas de gravedad, de presión, viscosas, elásticas y de tensiónsuperficial, resultaría una ecuación donde la suma de estas fuerzas es igual a m.a, la fuerza inercial. Al igual que con todas las ecuaciones físicas, cada termino debe tener las mismas dimensiones, en este caso de fuerza. La división de cada término de la ecuación por uno cualquiera de los otros haría que la ecuación fuera adimensional. Por ejemplo, dividiendo por el término de fuerza inercial,resultaría en la suma de parámetros adimensionales igual a la unidad. El tamaño relativo de cada parámetro, respecto a la unidad, indicaría su importancia. Si se fuera a dividir la ecuación de fuerza por un termino diferente, por ejemplo el término de fuerzas viscosas, se obtendría otro conjunto de parámetros adimensionales. Sin experiencia en el tipo de flujo es difícil determinar qué parámetrosserían los más útiles.

Las dimensiones de la mecánica son: Fuerza, Masa, longitud y tiempo; este se relacionan mediante la segunda ley de movimiento de Newton,

F = m.a

Para todos los sistemas físicos, probablemente sería necesario introducir otras dos dimensiones, una relacionada con el electromagnetismo y la otra con los efectos térmicos. En la mayoría de los casos no es necesario incluiruna unidad térmica, debido a que las ecuaciones de estado relacionan presión, densidad y temperatura.
En forma dimensional, la segunda ley de movimiento de Newton es:

F = MLT-2

La cual demuestra que únicamente tres dimensiones son independientes. F es la dimensión de fuerza, M la dimensión de masa L la dimensión de longitud y T la dimensión de tiempo. un sistema común utilizado en elanálisis dimensional es el sistema MLTΘ, donde Θ es la dimensión de temperatura.


En la siguiente tabla se indican algunas de las cantidades utilizadas en el flujo de fluidos, junto con sus símbolos y dimensiones.







|CANTIDAD |SÍMBOLO |DIMENSIONES |
|Longitud|l |L |
|Tiempo |t |T |
|Masa |m |M |
|Fuerza...