La similitude est la norme utilisée pour mesurer avec quelle précision un modèle particulier représentera des conditions réelles. Un modèle est dit avoir une similitude s’il répond aux trois exigences de base d’égalité géométrique, cinétique et dynamique. Si ces trois paramètres correspondent à ceux du système modélisé, alors le modèle a une similitude. Le concept est le plus souvent utilisé en ingénierie hydraulique et aérospatiale.
En ingénierie, les modèles de systèmes sont utilisés pour représenter le comportement du système dans certaines conditions. Le modèle peut être soit beaucoup plus petit que le système réel, comme un modèle de barrage hydroélectrique, soit il peut être beaucoup plus grand, comme un modèle de nanobot. Le but du modèle est de permettre aux ingénieurs de tester le système sans en construire un à grande échelle, ce qui peut être à la fois coûteux et exigeant en main-d’œuvre. Pour être utile, ce modèle doit se comporter exactement comme le ferait le système de taille réelle.
Les ingénieurs utilisent trois critères pour évaluer la précision d’un modèle. La similitude géométrique fait référence à la forme du modèle. Toutes ses lignes, courbes et angles doivent être plus petits ou plus grands que le système réel par un rapport donné. Par exemple, si un ingénieur construit un modèle de barrage à l’échelle 1:72, alors chacune des vannes ne peut pas être à l’échelle 1:55 ou cela représentera mal la physique impliquée.
Le deuxième test de similitude est la similitude cinématique. Cela signifie que le fluide ou l’air se déplaçant autour et à travers le modèle doit se déplacer de la même manière qu’il le ferait à travers et autour du système à grande échelle. L’accent est mis sur la recréation de la motion sans se soucier des implications de la motion.
Enfin, un modèle doit avoir une similitude dynamique. Ici, l’ingénieur s’occupe des forces. Les forces agissant sur le modèle doivent être des versions à l’échelle des forces qui agiraient sur la version à grande échelle. Ainsi, la pression de l’eau agissant sur le barrage à l’échelle 1:72 doit être un rapport de 1:72 de la pression agissant sur le barrage de taille normale.
Il n’est pas toujours possible d’obtenir une similitude absolue avec un modèle. Plus les forces travaillant sur un système sont complexes, plus ce système est difficile à modéliser, surtout si la version grandeur nature sera soumise à plusieurs conditions simultanément. Les ingénieurs peuvent parfois surmonter ce problème en créant plusieurs modèles, chacun étant conçu pour tester un aspect spécifique de la version à l’échelle, puis en combinant les résultats.