Principio de semejanza de Hayes - Enciclopedia

El principio de semejanza de Hayes permitió a los aerodinamistas tomar los resultados de una serie de pruebas o cálculos y aplicarlos al diseño de una familia completa de configuraciones similares, donde ni las pruebas ni los cálculos detallados están disponibles.

El principio de semejanza fue desarrollado por Wallace D. Hayes, un pionero en el flujo hipersónico, que se considera que comienza aproximadamente a cinco veces la velocidad del sonido, o Mach 5, y se describe en su libro clásico Teoría del flujo hipersónico, coescrito con Ronald Probstein y publicado por primera vez en 1959.

El comportamiento de los procesos físicos en problemas reales está afectado por tantas cantidades físicas que una descripción matemática completa de ellas es generalmente muy difícil y a veces prácticamente imposible debido a la naturaleza complicada de los fenómenos. Sabemos por experiencia que si dos sistemas son geométricamente similares, usualmente existe algún tipo de semejanza bajo ciertas condiciones, como la semejanza cinemática, la semejanza dinámica, la semejanza térmica y la semejanza de la distribución de concentración, y que si se satisfacen las condiciones de semejanza, podemos reducir considerablemente el número de variables independientes necesarias para describir el comportamiento del proceso. De esta manera, podemos entender, describir e incluso predecir el comportamiento de los procesos físicos en problemas reales de manera relativamente sencilla. Este principio se conoce como principio de semejanza. El análisis dimensional es un método para deducir agrupaciones lógicas de las variables, a través del cual podemos describir los criterios de semejanza de los procesos.

Cantidades físicas como longitud [L], masa [M], tiempo [T] y temperatura son cantidades dimensionales y la magnitud de cada cantidad puede describirse mediante múltiplos de la unidad de cada dimensión, namely m, kg, s y K, respectivamente. A través de la experiencia, podemos seleccionar un cierto número de dimensiones fundamentales, como las mencionadas anteriormente, y expresar todas las otras cantidades dimensionales en términos de productos de potencias de estas dimensiones fundamentales. Además, al describir el comportamiento de los procesos físicos, sabemos que hay un principio implícito que no podemos sumar o restar cantidades físicas de diferentes dimensiones. Esto significa que las ecuaciones que gobiernan los procesos físicos deben ser consistentes en términos de dimensiones y cada término de la ecuación debe tener las mismas dimensiones. Este principio se conoce como el principio de homogeneidad dimensional.

(Con cortesía: Libro: Transferencia de masa: desde fundamentos hasta aplicaciones industriales modernas, Editorial: Weinheim : WILEY-VCH, 2006.


Referencias


Enlaces externos
Wallace Hayes, Pionero del Vuelo Supersónico, obituario de la Universidad de Princeton
Wallace Hayes, 82 años, experto en aeronáutica, muere, obituario del New York Times
Homenajes memoriales a Wallace D. Hayes: Academia Nacional de Ingeniería, Volumen 1, pp. 151–156.