Considere uma fatia transversal através de uma matriz de tubos de tocador de calor (Figura P4-31C). Para cada informação desejada, selecione o tipo de gráfico de visualização do escoamento (gráfico vetorial ou gráfico de contorno) que seria mais apropriado e explique por quê.

1. O local da velocidade máxima do fluido deve ser visualizado.
2. A separação de escoamento na parte traseira dos tubos deve ser visualizada.
3. O campo de temperatura através do plano deve ser visualizado.
4. A distribuição da componente de vorticidade normal ao plano deve ser visualizada.

O gráfico de contorno mostra as curvas de valor constante de uma propriedade escalar (ou módulo de uma propriedade vetorial) em determinado instante. Ou seja, ele é parecido com os mapas de contorno das trilhas nas montanhas. Esses mapas consistem em uma série de curvas fechadas, cada uma delas indicando uma elevação ou altitude constante.

A figura acima compara o mapa de contorno de trilha e um gráfico de contorno de escoamento. Dessa forma nós vemos que o gráfico de contorno é capaz de mostrar a região de maior velocidade (no caso da figura é o centro do canal) do escoamento com a mesma simplicidade que o mapa de contorno mostra a região de maior altitude do mapa.

Por isso, escolhe-se o gráfico de contorno para ver a região de maior velocidade do escoamento!

Em segundo lugar, a questão quer saber qual é o melhor gráfico (gráfico de contorno ou gráfico vetorial) para visualizar a separação de escoamento na parte traseira dos tubos. Ou seja, agora a questão pede que a gente selecione o melhor gráfico para ver o local, onde o fluido se desgruda da superfície externa dos tubos.

Queremos saber em qual local do escoamento o fluido se separa da superfície do tubo. Dizendo isso de outro jeito, queremos saber em qual região o fluido se afasta (move em um sentido diferente do contorno que a superfície do tubo faz) do tubo. Isso quer dizer que precisamos saber o sentido da velocidade do fluido e não apenas sua magnitude!

Só com o sentido do vetor velocidade podemos ver se o escoamento se afasta o se aproxima da superfície externa do tubo. Por isso um gráfico vetorial é a melhor opção!

A figura abaixo compara os dois gráficos. Dessa forma vemos que no gráfico de contorno não temos ideia do movimento que o fluido faz em relação à superfície externa do tubo!

Em terceiro lugar, o exercício quer saber qual gráfico permite uma visualização melhor do campo de temperatura através do plano deve ser visualizado. Ou seja, a questão quer saber o valor de um escalar (temperatura não é vetor) nos pontos do escoamento!

Como a temperatura é um escalar, não faz sentido usar um gráfico de vetores! Por isso, usamos um gráfico de contorno nesse caso.

Em último lugar, a questão pede para a gente decidir qual o melhor tipo de gráfico para ver a distribuição da componente de vorticidade normal ao plano deve ser visualizada. Ou seja, estamos interessados no valor de apenas UMA componente do vetor! Não queremos saber do vetor inteiro! Queremos apenas o valor escalar de um componente!

Logo, esse caso é igual ao caso do campo de temperatura! Não faz sentido usar um gráfico vetorial para obter uma informação de um escalar! Por isso, usamos um gráfico de contorno nesse caso.