similitud dinamica


ASPECTOS GENERALES.
En mecánica de fluidos el riguroso tratamiento de los problemas. Con base exclusivamente en los métodos analíticos, no siempre permite llegar a la solución completa, a menos que se plantee hipótesis simplificatorias que, además de restar generabilidad a la solución, pueden llegar a falsear los resultados a tal grado que no tengan relación alguna con el comportamientoreal del fenómeno. Debido a la variedad de problemas muchas veces resulta difícil establecer las condiciones de frontera previas a cualquier solución matemática.
Los modelos hidráulicos han encontrado creciente aplicación para controlar y modificar diseños analíticos de estructuras hidráulicas, mediante el uso de modelos físicos es posible experimentar a costos relativamente bajos y coneconomías substánciales de tiempo.
Esto no quiere decir que una técnica sustituya a la otra. Sería un error suponer que una serie de resultados y de reglas sencillas obtenidas de la investigación experimental supla un tratamiento racional del mismo, pudiendo ocurrir que dichos resultados tuvieran validez solo en el intervalo de valores para la cual se efectuaron las mediciones. Además aun cuando fueraposible hacer un estudio exhaustivo.
La adecuada combinación del análisis y la verificación experimental permite superar esos obstáculos, restringiendo las hipótesis a aquellas cuya experiencia y razonamiento físico han mostrado no tener serios efectos sobre las características especiales del fenómeno.
Para incorporar las variables, que la experiencia ha demostrado como esenciales, en unaexpresión adimensional básica, sistema y matemáticamente ordenada; así mismo, toda vez que sea posible se desarrollara, al menos aproximadamente, la interrelación funcional de los diferentes miembros de esta expresión.
La investigación experimental suministra las constantes numéricas y la verificación esencial sobre la exactitud del análisis; también trae consigo el estudio de lascaracterísticas del flujo aunadas a las propiedades del fluido y a las condiciones de frontera geométrica del mismo. Asi, por ejemplo, el estudio experimental del empuje de un flujo sobre un cilindro significaría variar la velocidad Vo y utilizar varios fluidos de distintas características.
El coeficiente de arrastre, mediante la simple variación de Reynolds que involucra todos estos factores,para obtener una relación sencilla.
La técnica seguida para encontrar las combinaciones posibles se apoya en el empleo de parámetros adimensionales formados con los diferentes variables del problema.
Los principales parámetros adimensionales de utilidad en la dinámica de fluidos se obtienen ecuaciones del movimiento de los fluidos. No obstante lo anterior si se conocen las variables importantesque intervienen en un problema, el llamado análisis dimensional constituye un procedimiento sencillo y puramente matemático para determinar los parámetros más aplicables en cada caso.
La experimentación se basa en la construcción y operación de un modelo de reducido a escala cuyo tamaño se suspendía a factores como espacio disponible, capacidad de las instalaciones del laboratorio,costos del modelo, efectos de escala etc. Se requieren aparatos que midan las características hidráulicas del escurrimiento: gastos, velocidades, presiones, tiempo, etc.
En general la similitud va más allá de los aspectos superficiales de similitud geométrica, con la cual erróneamente se confunde; aquella debe entender como la correspondencia conocida y usualmente limitada entre el comportamientodel flujo estudiado en el modelo y el flujo real.
En ese capítulo se presenta la derivación de las leyes de similitud más comunes y sus aplicaciones en el estudio experimental de los sistemas de flujo más importantes; sin embargo no significa que se haga una exposición completa de las técnicas de investigación. Estas pueden ser tan variables como los problemas que se presentan los...