Osborne Reynolds

Osborne Reynolds
Osborne Reynolds en 1903
Nació	( 08/23/1842 )23 de agosto de 1842 Belfast , Irlanda
Fallecido	21 de febrero de 1912 (02/21/1912)(69 años) Watchet , Somerset, Inglaterra
Nacionalidad	Reino Unido de Gran Bretaña e Irlanda
alma mater	Queens 'College, Cambridge Victoria University of Manchester
Conocido por	Dinámica de fluidos , número de Reynolds
Premios	Medalla Real (1888) Medalla Dalton (1903)
Carrera científica
Los campos	Física , Ingeniería Mecánica

Osborne Reynolds FRS (23 de agosto de 1842 - 21 de febrero de 1912) fue un innovador en la comprensión de la dinámica de fluidos . Por separado, sus estudios de transferencia de calor entre sólidos y fluidos aportaron mejoras en el diseño de calderas y condensadores. Pasó toda su carrera en lo que hoy es la Universidad de Manchester .

Vida

Osborne Reynolds nació en Belfast y poco después se mudó con sus padres a Dedham, Essex . Su padre trabajaba como director de escuela y clérigo, pero también era un matemático muy capaz con un gran interés en la mecánica. El padre sacó varias patentes para mejorar los equipos agrícolas y el hijo le atribuye ser su maestro principal cuando era niño. Reynolds mostró una temprana aptitud y afición por el estudio de la mecánica. Al final de su adolescencia, durante el año antes de ingresar a la universidad, comenzó a trabajar como aprendiz en el taller de Edward Hayes, un conocido constructor de barcos en Stony Stratford., donde obtuvo experiencia práctica en la fabricación y equipamiento de vapores costeros (y así obtuvo una apreciación temprana del valor práctico de comprender la dinámica de fluidos).

Osborne Reynolds asistió al Queens 'College, Cambridge y se graduó en 1867 como el séptimo luchador en matemáticas. ^[1] Había elegido estudiar matemáticas en Cambridge porque, en sus propias palabras en su solicitud de 1868 para la cátedra, "desde mis primeros recuerdos he tenido un gusto irresistible por la mecánica y las leyes físicas en las que se basa la mecánica como ciencia .... me llamó la atención varios fenómenos mecánicos, para cuya explicación descubrí que el conocimiento de las matemáticas era esencial ". ^[2] Durante el año inmediatamente posterior a su graduación en Cambridge, volvió a ocupar un puesto en una empresa de ingeniería, esta vez como ingeniero civil en ejercicio en Londres ( Croydon) sistema de transporte de aguas residuales. En 1868 fue nombrado profesor de ingeniería en el Owens College de Manchester (ahora la Universidad de Manchester ), convirtiéndose en ese año en uno de los primeros profesores de la historia universitaria del Reino Unido en ostentar el título de "Profesor de Ingeniería". Esta cátedra había sido recientemente creada y financiada por un grupo de industriales de manufactura en el área de Manchester, y también tuvieron un papel de liderazgo en la selección de Reynolds, de 25 años, para ocupar el puesto.

Reynolds permaneció en el Owens College durante el resto de su carrera; en 1880, el colegio se convirtió en un colegio constitutivo de la recién fundada Universidad Victoria . Fue elegido miembro de la Royal Society en 1877 y recibió la Medalla Real en 1888. Se retiró en 1905 y murió de influenza el 21 de febrero de 1912 en Watchet en Somerset . ^{[2] [3]} Fue enterrado en la Iglesia de San Decuman, Watchet . ^[3]

Mecánica de fluidos

El experimento de Reynolds sobre dinámica de fluidos en tuberías

Las observaciones de Reynolds sobre la naturaleza del flujo en sus experimentos

Reynolds estudió las condiciones en las que el flujo de fluido en las tuberías pasó de un flujo laminar a un flujo turbulento . En 1883, Reynolds demostró la transición al flujo turbulento en un experimento clásico en el que examinó el comportamiento del flujo de agua bajo diferentes caudales utilizando un pequeño chorro de agua teñida introducido en el centro del flujo en una tubería más grande.

La tubería más grande era de vidrio por lo que se podía observar el comportamiento de la capa de flujo teñido, y al final de esta tubería había una válvula de control de flujo que se usaba para variar la velocidad del agua dentro del tubo. Cuando la velocidad era baja, la capa teñida permanecía distinta a lo largo de toda la longitud del tubo grande. Cuando se incrementó la velocidad, la capa se rompió en un punto dado y se difundió por toda la sección transversal del fluido. El punto en el que esto sucedió fue el punto de transición de flujo laminar a turbulento.

De estos experimentos se obtuvo el número de Reynolds adimensional para la similitud dinámica: la relación entre las fuerzas inerciales y las fuerzas viscosas . Reynolds también propuso lo que ahora se conoce como el promedio de Reynolds de flujos turbulentos, donde cantidades como la velocidad se expresan como la suma de los componentes medios y fluctuantes. Este promedio permite una descripción "masiva" del flujo turbulento, por ejemplo, utilizando las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds .

Las contribuciones de Reynolds a la mecánica de fluidos no se perdieron en los diseñadores de barcos ("arquitectos navales"). La capacidad de hacer un modelo a pequeña escala de un barco y extraer datos predictivos útiles con respecto a un barco de tamaño completo, depende directamente de que el experimentador aplique los principios de turbulencia de Reynolds a los cálculos de resistencia por fricción, junto con una aplicación adecuada de los de William Froude . teorías de la propagación y la energía de las ondas de gravedad. El propio Reynolds tenía varios artículos relacionados con el diseño de barcos publicados en Transactions of the Institution of Naval Architects .

Publicaciones

Sus publicaciones sobre dinámica de fluidos comenzaron a principios de la década de 1870. Su modelo teórico final publicado a mediados de la década de 1890 sigue siendo el marco matemático estándar que se utiliza en la actualidad. Ejemplos de títulos de sus informes más innovadores:

• "Una investigación experimental de las circunstancias que determinan si el movimiento del agua será directo o sinuoso, y de la ley de resistencia en canales paralelos" . Actas de la Royal Society de Londres . 35 (224-226): 84-99. 1883. Bibcode : 1883RSPS ... 35 ... 84R . doi : 10.1098 / rspl.1883.0018 .
• "Sobre la teoría dinámica de los fluidos viscosos incompresibles y la determinación del criterio" (PDF) . Actas de la Royal Society de Londres . 56 (336–339): 40–45. 1894.
• Artículos sobre temas mecánicos y físicos . Vol 1. Cambridge. 1900.
• Artículos sobre temas mecánicos y físicos . Vol 2. Cambridge. 1901.
• Artículos sobre temas mecánicos y físicos . Vol 3. Cambridge. 1903.
• La sub-mecánica del universo (PDF) . Cambridge. 1903.
• "Sobre la dilatación de medios compuestos por partículas rígidas en contacto. Con ilustraciones experimentales" . Revista filosófica . Serie 5. 20 (127): 469–481. 1885. doi : 10.1080 / 14786448508627791 . ISSN  1941-5982 . Zenodo :  1431173 .
• "Sobre ciertas propiedades dimensionales de la materia en estado gaseoso. Parte I. Investigaciones experimentales sobre la transpiración térmica de gases a través de placas porosas y sobre las leyes de la transpiración y la impulsión, incluida una prueba experimental de que el gas no es un pleno continuo. Parte II. En una extensión de la teoría dinámica del gas, que incluye las tensiones, tangenciales y normales, provocadas por una condición variable del gas, y ofrece una explicación de los fenómenos de transpiración e impulsión ". Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres . 170 : 727–845. 1879. doi : 10.1098 / rstl.1879.0078 . ISSN  0261-0523 .
• Memorias de James Prescott Joule . Prensa de la Universidad de Cambridge. 2011 [1892]. ISBN 978-1-108-02880-6.

Otro trabajo

Reynolds publicó alrededor de setenta informes de investigación en ciencia e ingeniería. Cuando hacia el final de su carrera estos se volvieron a publicar como una colección, llenaron tres volúmenes. Para obtener un catálogo y breves resúmenes de ellos, consulte los enlaces externos . Las áreas cubiertas además de la dinámica de fluidos incluyeron termodinámica, teoría cinética de gases, condensación de vapor, propulsión de barcos tipo hélice de tornillo, propulsión de barcos tipo turbina, frenos hidráulicos, lubricación hidrodinámica, ^[4] y aparatos de laboratorio para una mejor medición de Joule . equivalente mecánico del calor. Por su trabajo en lubricación , Duncan Dowson lo nombró como uno de los 23 "Hombres de Tribología" . ^[5]

Uno de los temas que estudió Reynolds en la década de 1880 fue las propiedades de los materiales granulares , incluidos los materiales dilatantes . En 1903 apareció su libro de 250 páginas The Sub-Mechanics of the Universe , en el que trató de generalizar la mecánica de los materiales granulares para que fueran "capaces de dar cuenta de toda la evidencia física, tal como la conocemos, en el Universo". Su objetivo parece haber sido construir una teoría del éter, que consideró en estado líquido. Las ideas eran extremadamente difíciles de comprender o evaluar y, en cualquier caso, fueron superadas por otros desarrollos de la física en la misma época.

Ver también

• Número de Reynolds
• Analogía de Reynolds
• Ecuación de Reynolds
• Teorema del transporte de Reynolds
• Descomposición de Reynolds
• Estrés de Reynolds
• Ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds
• La dilatancia de Reynolds
• Operador de Reynolds

Referencias

1. "Reynolds, Osborne (RNLS863O)" . Una base de datos de antiguos alumnos de Cambridge . Universidad de Cambridge.
2. Osborne Reynolds - Científico, ingeniero y pionero
3. Davidson, Peter; Kaneda, Yukio; Moffatt, Keith; Sreenivasan, Katepalli (2011). Un viaje a través de la turbulencia . Prensa de la Universidad de Cambridge. pag. 33 . ISBN 9781139502047.
4. Reynolds, Osborne (1 de enero de 1886). "I. Sobre la teoría de la lubricación y su aplicación a los experimentos de la torre del Sr. Beauchamp, incluida una determinación experimental de la viscosidad del aceite de oliva" . Actas de la Royal Society de Londres . 40 (242–245): 191–203. doi : 10.1098 / rspl.1886.0021 .
5. Dowson, Duncan (1 de octubre de 1977). "Hombres de tribología: Leonardo da Vinci (1452-1519)" . Revista de tecnología de lubricación . 99 (4): 382–386. doi : 10.1115 / 1.3453230 . ISSN 0022-2305 . 

Lectura adicional

• Allen, Jack; McDowell, Donald Malcolm; Jackson, JD (1970). Osborne Reynolds y Engineering Science Today: artículos presentados en el Simposio del Centenario de Osborne Reynolds, Universidad de Manchester, septiembre de 1968 . Prensa de la Universidad de Manchester. ISBN 978-0-7190-0376-9.
• Berthe, D .; Dowson, D .; Godet, M .; Taylor, CM (1987). Lubricación de película fluida - Centenario de Osborne Reynolds . Elsevier. ISBN 978-0-08-087575-0.

Enlaces externos

Wikisource tiene trabajos originales escritos por o sobre: Osborne Reynolds

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Osborne Reynolds .

• O'Connor, John J .; Robertson, Edmund F. , "Osborne Reynolds" , archivo MacTutor de Historia de las Matemáticas , Universidad de St Andrews.
• Reynolds el ingeniero
• Reynolds el científico
• B. Launder - Osborne Reynolds (1842-1912) en YouTube

Asociaciones profesionales y académicas
Precedido por Balfour Stewart	Presidente de la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester 1888–90	Sucedido por Henry Edward Schunck
Precedido por Joseph Baxendell	Secretario de la Sociedad Filosófica y Literaria de Manchester 1874-1884	Sucedido por James Thomson Bottomley