Jaký tvar má nejvyšší koeficient odporu?
On 10 prosince, 2020 by adminTento obrázek z NASA ilustruje koeficienty tažení pro několik tvarů:
Obecně se uznává, že některé varianty tvar slzy / profilu křídla má nejnižší koeficient odporu. Zajímalo by mě, jaký tvar má nejvyšší koeficient odporu. Obrázek naznačuje, že se jedná o plochou desku, což by se zdálo být intuitivně správnou odpovědí, ale je to správné?
Existuje nějaký jiný tvar (možná s konkávní přední nebo zadní částí vzhledem k pohybu) který má ještě vyšší součinitel odporu?
Komentáře
- Konkávní povrch by výrazně nezvyšoval odpor. Pokud o tom přemýšlíte, vzduch by se " nahromadil " v prohlubni a choval by se obecně jako polokoule. Pokud se podíváte na obrázky padáků, tradiční konkávní tvar funguje, protože výrobci umístili do středu díru. Otvor obvykle umožňuje dostatečné proudění vzduchu, aby se odstranily obavy z " hromadění " a snížení celkového odporu.
- Závisí na tom, co zahrnete do " tvarů ". Mohl by vám trčet dlouhý prut se spoustou lopatek.
Odpověď
Podle Sigharda Hoernera „s Fluid Dynamic Drag , jedná se o polokouli s otevřenou stranou vystavenou větru. Jeho koeficient odporu je 1,42. Prut s polokulovým průřezem bude dokonce mít koeficient tažení 2,3 (pravý sloupec v grafu níže).
Pokud omezíte konkurenci na pevné objekty, vyhraje poloviční koule stále s koeficientem tahu 1,17. Ve všech případech bude referenční oblast je průřez kolmý ke směru proudění.
s Fluid Dynamic Drag, Kapitola 3
Obrázek 33 z Fluid Dynamic Drag, Sighard Hoerner, Kapitola 3.
Všimněte si, že rozdíl v tahu polovičních koulí kvůli jejich orientaci se používá v anemometru s pro měření wi rychlost. Když je otevřená plocha odvrácena od větru, její součinitel odporu vzduchu klesá na 0,42.
Důvodem rozdílu a vysokým odporem, když je otevřená strana vystavena větru, je masivní oddělení kolem a za koulí. Vzduch proudící zevnitř a přes okraj koule bude potřebovat určitý prostor, aby se „otočil“, což účinně zvětší zablokovaný průřez, který zažívá vnější tok. Když je kulatá strana vystavena větru, je separace omezena na průřez samotné koule.
Odpověď
Přidáním odpovědi Petera Kämpfa se tyto hodnoty koeficientu odporu vztahují k tokům, kde v závětrné části těla existuje turbulentní probuzení, což znamená, že odpor je hlavně kvůli tlaku. U takových toků se hodnota koeficientu odporu nemění s Reynoldsovým číslem.
To však neplatí u nízkých Reynoldsových čísel. Pro hodnoty pod 1 se setrvačné termíny stanou zanedbatelnými a hybné rovnice lze zjednodušit na rovnováhu mezi viskózními napětími a tlakovou gradientovou silou (Stokeův tok nebo plíživý tok). Koeficient odporu již není nezávislý na Reynoldsově čísle, hodnota. V případě koule bude koeficient tažení $ C_D = 24 / \ text {Re} $, což znamená hodnoty $ C_D = 24 $ pro $ \ text {Re} = 1 $, $ C_D = 240 $ pro $ \ text {Re} = 0,1 $ …
Odpověď
Vzorec koeficientu přetažení $$ C_d = \ frac {2F_d} {pu ^ 2A} $$ neomezuje délku těla. Jak prodlužujete délku, tření kůže přenese váš $ C_d $ do nekonečna.
Neexistuje žádný tvar s nejvyšší $ C_d $ , ale můžete získat jakoukoli un přiměřenou hodnotu zvětšením délky těla.
Samozřejmě to bude dr ag koeficient pro nekonečně vysoké Reynoldsovo číslo 😛
Komentáře
- To mě zajímá, jaké je měřítko koeficientu odporu s délkou? Zdá se, že tato stránka naznačuje, že koeficient roste velmi pomalu, pokud vůbec. Ale předpokládám, že to není překvapivé vzhledem k relativní maličkosti tření kůže. aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0231.shtml
Napsat komentář