Osborne Reynolds FRS (23 de agosto de 1842 - 21 de febrero de 1912) fue un innovador británico [4] nacido en Irlanda [1] [2] [3] en la comprensión de la dinámica de fluidos . Por otra parte, sus estudios sobre la 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 .
Osborne Reynolds nació en Belfast y poco después se mudó con sus padres a Dedham, Essex . [5] Su padre, el reverendo Osborne Reynolds, era miembro del Queens' College de Cambridge y trabajaba como director de escuela y clérigo, pero también era un matemático muy capaz con un gran interés en la mecánica. El padre obtuvo varias patentes para mejorar los equipos agrícolas y el hijo le atribuye haber sido su principal maestro cuando era niño. Reynolds mostró una temprana aptitud y gusto por el estudio de la mecánica. Al final de su adolescencia, durante el año anterior a ingresar a la universidad, comenzó a trabajar como aprendiz en el taller de Edward Hayes, un conocido constructor naval en Stony Stratford , donde obtuvo experiencia práctica en la fabricación y equipamiento de barcos de vapor costeros (y obtuvo así una apreciación temprana del valor práctico de comprender la dinámica de fluidos). [6]
Osborne Reynolds asistió al Queens' College de Cambridge y se graduó en 1867 como el séptimo experto en matemáticas. [7] Había elegido estudiar matemáticas en Cambridge porque, en sus propias palabras en su solicitud de 1868 para la cátedra: "Desde lo más temprano que recuerdo he tenido un gusto irresistible por la mecánica y las leyes físicas en las que se basa la mecánica como ciencia". .... mi atención se centró en diversos fenómenos mecánicos, para cuya explicación descubrí que era esencial el conocimiento de las matemáticas." [8] Durante el año inmediatamente posterior a su graduación en Cambridge, volvió a ocupar un puesto en una empresa de ingeniería civil, Lawson and Mansergh de Londres, como ingeniero civil en ejercicio que trabajaba en el sistema de transporte de aguas residuales de Londres ( Croydon ). [6]
En 1868 fue nombrado miembro de la recién instituida Cátedra de Ingeniería Civil y Mecánica en el Owens College de Manchester (ahora Universidad de Manchester ), [6] convirtiéndose ese año en uno de los primeros profesores de historia universitaria del Reino Unido en ostentar el título de " Profesor de Ingeniería". Esta cátedra había sido creada y financiada recientemente por un grupo de industriales manufactureros en el área de Manchester, y también tuvieron un papel de liderazgo en la selección de Reynolds, de 25 años, para ocupar el puesto. [8] Reynolds permaneció en Owens College durante el resto de su carrera; en 1880, el colegio se convirtió en un colegio constituyente de la recién fundada Universidad Victoria . [6]
Reynolds fue elegido miembro de la Royal Society en 1877 y recibió la Medalla Real en 1888. Se jubiló en 1905 y murió de influenza el 21 de febrero de 1912 en Watchet en Somerset . [8] [9] Fue enterrado en la iglesia de San Decumano, Watchet . [9]
Reynolds estudió sobre todo las condiciones en las que el flujo de fluido en las tuberías pasaba de flujo laminar a flujo turbulento . [6] 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 introducida en el centro del flujo en una tubería más grande.
La tubería más grande era de vidrio para que se pudiera 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 aumentó la velocidad, la capa se rompió en un punto determinado y se difundió por toda la sección transversal del fluido. El punto en el que esto sucedió fue el punto de transición del flujo laminar al turbulento.
De estos experimentos surgió el número de Reynolds adimensional para la similitud dinámica: la relación entre fuerzas de inercia y fuerzas viscosas . Reynolds también propuso lo que ahora se conoce como 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 pasaron desapercibidas para 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 real depende directamente de que el experimentador aplique los principios de turbulencia de Reynolds a los cálculos de arrastre de fricción, junto con una aplicación adecuada de los principios de William Froude . Teorías de la energía y propagación de las ondas de gravedad. El propio Reynolds publicó varios artículos sobre diseño de barcos en Transactions of the Institution of Naval Architects .
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:
{{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace ){{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace ){{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace ){{cite book}}: Mantenimiento CS1: falta el editor de la ubicación ( enlace )Reynolds publicó alrededor de setenta informes de investigación en ciencia e ingeniería. Cuando hacia el final de su carrera 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 [10] y aparatos de laboratorio para una mejor medición de Joule . Equivalente mecánico del calor. Por su trabajo sobre la lubricación , Duncan Dowson lo nombró como uno de los 23 "Hombres de Tribología". [11]
Uno de los temas que Reynolds estudió en la década de 1880 fueron las propiedades de los materiales granulares , incluidos los materiales dilatantes . En 1903 apareció su libro de 250 páginas La submecánica del universo , en el que intentaba 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 consideraba en estado líquido. Las ideas eran extremadamente difíciles de entender o evaluar y, en cualquier caso, fueron superadas por otros desarrollos de la física de la misma época.
El simple hecho de haber nacido en Irlanda no era suficiente para la inclusión. Por lo tanto, tuvimos que excluir a científicos tan excelentes como Osborne Reynolds y Kathleen Lonsdale, que nacieron en Irlanda, pero que, en nuestra opinión, carecían de raíces irlandesas lo suficientemente fuertes como para ser incluidos.
