Similitud dinámica de los fluidos
Páginas: 7 (1652 palabras)
Publicado: 15 de diciembre de 2010
Similitud Dinámica de los Fluidos
Introducción
El estudio de movimientos de fluidos dinámicamente semejantes constituye las bases para la teoría de los modelos, el diseño de experimentos y la correlación de datos experimentales.
El término Similitud Dinámica implica una semejanza en el comportamiento
dinámico de los fluidos.
El interés en el movimiento de fluidos dinámicamentesemejantes también obedece a un deseo de investigar los flujos que involucran condiciones de frontera complejas; para cuyo fin se hacen experimentos sobre sistemas geométricamente semejantes, los cuales difieren del sistema original, o prototipo, solamente en el tamaño.
Lo más frecuente es hacer estas investigaciones sobre un sistema reducido a escala, conocido como modelo; así, los componentes demodelos de aviones o proyectiles dirigidos se prueban en túneles de viento, y los modelos de ríos o estuarios se construyen con el propósito de determinar el efecto de los cambios propuestos, respecto al comportamiento del prototipo. En esos ejemplos, las ecuaciones de movimiento y las condiciones de frontera son, por lo general,
demasiado complejas para permitir predicciones puramente analíticas delcomportamiento
del prototipo.
Muchos textos introductorios en mecánica de fluidos usan la técnica del análisis dimensional, al tratar el tema de la similitud dinámica y la obtención de números adimensionales. Este enfoque se refiere principalmente a los procedimientos formales para establecer el número mínimo de grupos adimensionales de variables, a partir de un conjunto supuesto de variablesadecuadas.
Debido a que por procedimientos analíticos basados en las ecuaciones generales de movimiento, únicamente puede resolverse un número limitado de problemas, y a que las ecuaciones del movimiento para flujo laminar, o de las deducidas a partir de hipótesis restrictivas como las de suponer a los flujos como no viscosos 0 irrotacionales, suelen resultar inaplicables, se ha dado motivo aque los investigadores empleen los llamados métodos
empíricos o experimentales; en busca de soluciones aceptables a los problemas
por resolver.
En este tema que trata de las fuerzas sobre los cuerpos sumergidos, veremos que muchos experimentos pueden ser representados mediante una curva simple, la cual relaciona una fuerza neta adimensional con un parámetro también adimensional, para expresarlas características del flujo y las propiedades del fluido.
Similitud Dinámica
La similitud dinámica surge en base al problema que representa la experimentación de un prototipo diseñado con determinadas condiciones para desempeñarse en una función. Es entonces cuando el análisis dimensional recurre a la parametrización de las variables, para estudiar sus interrelaciones en un modelo (de porsí más pequeño que el prototipo). Y se debe garantizar que el modelo represente al prototipo en forma, es decir que sean homogéneos.
El concepto básico de similitud dinámica puede establecerse como un requisito para que dos sistemas, con fronteras geométricamente semejantes, tengan configuraciones de flujo geométricamente semejantes, en tiempos correspondientes.
Así, todas las fuerzasindividuales que actúan sobre los elementos de masa de los correspondientes fluidos, pueden ser debidas o a una fuerza del cuerpo tal como el peso, en un campo gravitacional, 0 a fuerzas superficiales, resultantes de los gradientes de presión, esfuerzos viscosos o la tensión superficial.
Para la fuerza resultante o inercial, como para las fuerzas elementales debe
existir una misma relación entre losdos sistemas; llamada escala de fuerzas.
El requisito para una sola escala de fuerzas es que los polígonos de fuerzas para
los elementos de masa correspondientes sean geométricamente semejantes.
En la discusión anterior sobre similitud dinámica, se implica la existencia
de escalas de longitudes, tiempos, masas y fuerzas, las cuales relacionan a los
dos sistemas. Es importante observar...
Introducción
El estudio de movimientos de fluidos dinámicamente semejantes constituye las bases para la teoría de los modelos, el diseño de experimentos y la correlación de datos experimentales.
El término Similitud Dinámica implica una semejanza en el comportamiento
dinámico de los fluidos.
El interés en el movimiento de fluidos dinámicamentesemejantes también obedece a un deseo de investigar los flujos que involucran condiciones de frontera complejas; para cuyo fin se hacen experimentos sobre sistemas geométricamente semejantes, los cuales difieren del sistema original, o prototipo, solamente en el tamaño.
Lo más frecuente es hacer estas investigaciones sobre un sistema reducido a escala, conocido como modelo; así, los componentes demodelos de aviones o proyectiles dirigidos se prueban en túneles de viento, y los modelos de ríos o estuarios se construyen con el propósito de determinar el efecto de los cambios propuestos, respecto al comportamiento del prototipo. En esos ejemplos, las ecuaciones de movimiento y las condiciones de frontera son, por lo general,
demasiado complejas para permitir predicciones puramente analíticas delcomportamiento
del prototipo.
Muchos textos introductorios en mecánica de fluidos usan la técnica del análisis dimensional, al tratar el tema de la similitud dinámica y la obtención de números adimensionales. Este enfoque se refiere principalmente a los procedimientos formales para establecer el número mínimo de grupos adimensionales de variables, a partir de un conjunto supuesto de variablesadecuadas.
Debido a que por procedimientos analíticos basados en las ecuaciones generales de movimiento, únicamente puede resolverse un número limitado de problemas, y a que las ecuaciones del movimiento para flujo laminar, o de las deducidas a partir de hipótesis restrictivas como las de suponer a los flujos como no viscosos 0 irrotacionales, suelen resultar inaplicables, se ha dado motivo aque los investigadores empleen los llamados métodos
empíricos o experimentales; en busca de soluciones aceptables a los problemas
por resolver.
En este tema que trata de las fuerzas sobre los cuerpos sumergidos, veremos que muchos experimentos pueden ser representados mediante una curva simple, la cual relaciona una fuerza neta adimensional con un parámetro también adimensional, para expresarlas características del flujo y las propiedades del fluido.
Similitud Dinámica
La similitud dinámica surge en base al problema que representa la experimentación de un prototipo diseñado con determinadas condiciones para desempeñarse en una función. Es entonces cuando el análisis dimensional recurre a la parametrización de las variables, para estudiar sus interrelaciones en un modelo (de porsí más pequeño que el prototipo). Y se debe garantizar que el modelo represente al prototipo en forma, es decir que sean homogéneos.
El concepto básico de similitud dinámica puede establecerse como un requisito para que dos sistemas, con fronteras geométricamente semejantes, tengan configuraciones de flujo geométricamente semejantes, en tiempos correspondientes.
Así, todas las fuerzasindividuales que actúan sobre los elementos de masa de los correspondientes fluidos, pueden ser debidas o a una fuerza del cuerpo tal como el peso, en un campo gravitacional, 0 a fuerzas superficiales, resultantes de los gradientes de presión, esfuerzos viscosos o la tensión superficial.
Para la fuerza resultante o inercial, como para las fuerzas elementales debe
existir una misma relación entre losdos sistemas; llamada escala de fuerzas.
El requisito para una sola escala de fuerzas es que los polígonos de fuerzas para
los elementos de masa correspondientes sean geométricamente semejantes.
En la discusión anterior sobre similitud dinámica, se implica la existencia
de escalas de longitudes, tiempos, masas y fuerzas, las cuales relacionan a los
dos sistemas. Es importante observar...
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