Hvilken form har den højeste trækkoefficient?
On december 10, 2020 by adminDette billede fra NASA illustrerer trækkoefficienter i flere former:
Det accepteres generelt, at en vis variation af dråbeform / flyveform har den laveste trækkoefficient. Jeg undrede mig over, hvilken form der har den højeste trækkoefficient. Billedet antyder, at det er en flad plade, og det ser ud til at være et intuitivt korrekt svar, men er det korrekt?
Er der en anden form (måske med en konkav front eller bagside i forhold til bevægelse) der har en endnu højere trækkoefficient?
Kommentarer
- En konkav overflade vil ikke øge træk betydeligt. Hvis du tænker over det, ville luften " hæve sig " i hulen, og den ville generelt fungere som en halvkugle. Hvis du ser på billeder af faldskærme, fungerer den traditionelle konkave form, fordi producenterne sætter et hul i midten. Hullet giver normalt lige nok luftgennemstrømning til at fjerne bekymringer om luften " ophobning af " og nedsættelse af den samlede træk.
- Afhænger af hvad du inkluderer i " former ". Du kunne have en lang stang med mange vinger, der stikker ud
Svar
Ifølge Sighard Hoerner “s Fluid Dynamic Drag , dette ville være halvkuglen med den åbne side udsat for vinden. Dens trækkoefficient er 1,42. En stang med et halvkugleformet tværsnit vil endda har en trækkoefficient på 2.3 (højre kolonne i grafen nedenfor).
Hvis du begrænser konkurrencen til faste objekter, vinder den halve kugle stadig med en trækkoefficient på 1,17. I alle tilfælde er referenceområdet er tværsnittet vinkelret på strømningsretningen.
s Fluid Dynamic Drag, Chapter 3
Figur 33 fra Sighard Hoerners Fluid Dynamic Drag, kapitel 3.
Bemærk, at forskellen i træk på halvkugler på grund af deres orientering bruges i vindmåler s til måling af wi nd hastighed. Når det åbne ansigt vendes væk fra vinden, falder dets trækkoefficient til 0,42.
Årsagen til forskellen og den høje træk, når den åbne side udsættes for vinden, er den massive adskillelse omkring og bag kuglen. Luft, der strømmer ud indefra og over kanten af kuglen, har brug for lidt plads til at “vende sig rundt”, hvilket effektivt øger det blokerede tværsnit, som den ydre strøm oplever. Når den runde side udsættes for vinden, er adskillelsen begrænset til selve kuglens tværsnit.
Svar
Tilføjelse til Peter Kämpf svar, disse værdier for trækkoefficienten vedrører strømme, hvor der findes et turbulent kølvand i lee-siden af kroppen, hvilket betyder at træk hovedsageligt er på grund af pres. For sådanne strømme varierer trækkoefficientværdien ikke med Reynolds-nummeret.
Dette gælder dog ikke ved lave Reynolds-tal. For værdier under 1 bliver inerti-termer ubetydelige, og momentumligningerne kan forenkles til en balance mellem viskose spændinger og trykgradientkraften (Stokes flow eller krybende flow). Trækkoefficienten er ikke længere uafhængig af Reynolds-tallet For en sfære bliver trækkoefficienten $ C_D = 24 / \ text {Re} $, hvilket betyder værdier på $ C_D = 24 $ for $ \ text {Re} = 1 $, $ C_D = 240 $ for $ \ text {Re} = 0.1 $ …
Svar
Formel for trækkoefficient $$ C_d = \ frac {2F_d} {pu ^ 2A} $$ begrænser ikke længden af kroppen. Når du øger længden, fører hudfriktion din $ C_d $ til uendelig.
Der er ingen form med den højeste $ C_d $ , men du kan få en hvilken som helst un rimelig værdi ved at øge længden af kroppen.
Selvfølgelig vil det være dr ag-koefficient for uendeligt højt Reynolds-nummer 😛
Kommentarer
- Dette får mig til at spekulere på, hvad er skaleringen af trækkoefficienten med længden? Dette websted synes at antyde, at koefficienten vokser meget langsomt, hvis overhovedet. Men jeg formoder, at det ikke er overraskende i betragtning af den relative lille hudfriktionstræk. aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0231.shtml
Skriv et svar