FUNDAMENTOS DE VISUALIZACIÓN DEL FLUJO

El estudio cuantitativo de la dinámica de fluidos se puede aprender mucho con la visualización del

flujo: el examen visual de las características del campo de flujo.

LÍNEAS DE CORRIENTES Y TUBOS DE CORRIENTE

Una línea de corriente es una curva que, en todas partes es tangente al vector velocidad local

instantáneo.

Las líneas de corriente son útiles como indicadores de la dirección instantánea del movimiento del flujo

en todo el campo de flujo. Las líneas de corriente no se pueden observar directamente de manera

experimental, excepto en los campos de flujo estacionario, en los cuales coinciden con las líneas de

trayectoria y las líneas de traza.

Un tubo de corriente consta de haz de líneas de corriente de forma muy semejante en la que un cable

de comunicaciones consta de un haz de cables de fibras ópticas. Dado que las líneas de corriente son

en todo punto paralelas a la velocidad local, por definición un fluido no puede cruzar una línea de

corriente. Por extensión, el fluido que se encuentra dentro de un tubo de corriente debe permanecer

allí y no puede cruzar la frontera de éste. Se debe tener presente que tanto las líneas de corriente

como los tubos de corriente son cantidades instantáneas, definidas en un instante en particular según

el campo de velocidad en ese instante.

LÍNEAS DE TRAYECTORIA

Una línea de trayectoria es la trayectoria real recorrida por una partícula de fluido durante algún

periodo.

Las líneas de trayectoria son lo patrones de fluidos de entender. Una línea de trayectoria es un

concepto lagrangiano en el que sencillamente se sigue de una partícula de fluido conforme se

desplaza en el campo de flujo.

LÍNEAS FLUIDAS

Una línea fluida (líneas de tiempo) es un conjunto de partículas adyacentes de fluido que se marcaron

en el mismo instante (anterior).

Las líneas fluidas son particularmente útiles para situaciones en donde se va a examinar la

uniformidad de un flujo (o la falta de ello).

LÍNEAS DE TRAZA

Una línea de traza es el lugar geométrico de las partículas de fluido que han pasado de manera

secuencial por un punto prescrito en el fluido.

Las líneas de traza constituyen al patrón de flujo más común generado en un experimento físico. Si se

inserta un tubo pequeño en un flujo y se introduce una corriente continua de flujo trazador (tinte en un

flujo de agua o humo en flujo de aire), el patrón que se observa es una línea de traza.

En los experimentos físicos en un túnel de viento o de agua, el humo o el tinte se inyectan en forma

continua, no como partículas separadas y, por definición, el patrón resultante de flujo es una línea de

traza.

GRAFICAS DE LOS DATOS SOBRE FLUJO DE FLUIDOS

GRÁFICA DE PERFILES

Una gráfica de perfiles indica cómo varia el valor de una propiedad escalar a lo largo de una dirección

deseada en el campo de flujo.

Las graficas de perfiles son las más sencillas de entender de las tres porque son semejantes a las

gráficas xy. En la mecánica de fluidos se pueden crear gráficas de perfiles de cualquier variable

escalar (presión, temperatura, densidad, etc.), pero la más común que se usa es la gráfica del perfil de

velocidad.

Las líneas fluidas en el flujo de la capa límite se puede convertir en una gráfica del perfil de velocidad

cuando se reconoce que, en un instante dado, la distancia recorrida por una de las burbujas de

hidrógeno en la ubicación vertical y es proporcional a la componente x local de la velocidad u. Es

costumbre añadir flechas a las graficas de perfiles de velocidad, se indica la dirección del vector de

velocidad local y la gráfica del perfil de velocidad se convierte en una del vector de velocidad.

GRÁFICA VECTORIAL

Una gráfica vectorial es un arreglo de flechas que indican la magnitud y dirección de una propiedad

vectorial en un instante.

Las líneas de corriente indican la dirección del campo de velocidad instantánea, no indican de manera

directa la magnitud de la velocidad (es decir, la rapidez). Un patrón útil de flujo es la gráfica vectorial,

que consta de un arreglo de fechas que indican la magnitud y la dirección de una propiedad vectorial

instantánea.

GRÁFICAS DE CONTORNOS

Una gráfica de contorno muestra las curvas de valor constante de una propiedad escalar (o magnitud

de una propiedad de un vector) en un determinado instante.

En la mecánica de fluidos se aplica principio a varias propiedades escalares del flujo; se generan

graficas de contornos (también conocido como gráfica de isocontornos) de la presión, la temperatura,

la magnitud de la velocidad, la concentración de especies, las propiedades de turbulencia, etc. Una

gráfica de contorno puede revelar con rapidez las regiones de valores altos (o bajos) de la propiedad

del flujo que se están estudiando.

Una gráfica de contorno puede consistir, sencillamente, de curvas que indiquen varios niveles de la

propiedad; ésta se conoce como gráfica de líneas de contorno. Los contornos se pueden rellenar con

colores o sombras de gris; esto se conoce como gráfica de contorno rellenos.

Para identificas niveles diferentes de presión (las regiones oscura indican presión baja y las regiones

claras indican presión alta