¿Qué forma tiene el coeficiente de arrastre más alto?
On diciembre 10, 2020 by adminEsta imagen de la NASA ilustra los coeficientes de arrastre para varias formas:
En general, se acepta que alguna variación de la La forma de lágrima / perfil aerodinámico tiene el coeficiente de resistencia más bajo. Me preguntaba qué forma tiene el coeficiente de arrastre más alto. La imagen sugiere que es una placa plana, y esa parecería ser una respuesta intuitivamente correcta, pero ¿es eso correcto?
¿Hay alguna otra forma (tal vez con un frente cóncavo o un dorso en relación con el movimiento) que tiene un coeficiente de arrastre aún mayor?
Comentarios
- Una superficie cóncava no aumentaría el arrastre de forma significativa. Si lo piensas, el aire " se amontonaría " en el hueco, y generalmente actuaría como un hemisferio. Si miras fotos de paracaídas, la forma cóncava tradicional funciona porque los fabricantes hacen un agujero en el centro. El orificio generalmente permite el flujo de aire suficiente para eliminar las preocupaciones sobre el aire " acumulándose " y disminuyendo la resistencia general.
- Depende de lo que incluya en " formas ". Podría tener una barra larga con muchas paletas sobresaliendo
Respuesta
De acuerdo con Sighard Hoerner «s Arrastre dinámico fluido , esta sería la media esfera con el lado abierto expuesto al viento. Su coeficiente de arrastre es 1.42. Una caña con una sección transversal hemisférica igualará tienen un coeficiente de arrastre de 2,3 (columna derecha en el gráfico a continuación).
Si restringe la competencia a objetos sólidos, la media esfera gana con un coeficiente de arrastre de 1,17. En todos los casos, el área de referencia es la sección transversal ortogonal a la dirección del flujo.
s Fluid Dynamic Drag, Capítulo 3
Figura 33 del Fluid Dynamic Drag de Sighard Hoerner, Capítulo 3.
Note que el La diferencia en el arrastre de las medias esferas debido a su orientación se usa en anemómetro para medir el wi nd velocidad. Cuando la cara abierta se aleja del viento, su coeficiente de arrastre cae a 0,42.
La razón de la diferencia, y la alta resistencia cuando el lado abierto está expuesto al viento, es la separación masiva alrededor y detrás de la esfera. El aire que fluye desde el interior y sobre el borde de la esfera necesitará algo de espacio para «dar la vuelta», aumentando efectivamente la sección transversal bloqueada que experimenta el flujo exterior. Cuando el lado redondo está expuesto al viento, la separación se restringe a la sección transversal de la esfera en sí.
Respuesta
Agregando a la respuesta de Peter Kämpf , estos valores para el coeficiente de arrastre pertenecen a flujos donde existe una estela turbulenta en el lado de sotavento del cuerpo, lo que significa que el arrastre es principalmente debido a la presión. Para tales flujos, el valor del coeficiente de arrastre no varía con el número de Reynolds.
Sin embargo, esto no es cierto en números de Reynolds bajos. Para valores por debajo de 1, los términos inerciales se vuelven insignificantes y las ecuaciones de cantidad de movimiento pueden simplificarse a un equilibrio entre las tensiones viscosas y la fuerza del gradiente de presión (flujo de Stoke o flujo progresivo). El coeficiente de arrastre ya no es independiente del número de Reynolds, aumentando en Para el caso de una esfera, el coeficiente de arrastre se convierte en $ C_D = 24 / \ text {Re} $, lo que significa valores de $ C_D = 24 $ para $ \ text {Re} = 1 $, $ C_D = 240 $ para $ \ text {Re} = 0.1 $ …
Respuesta
Arrastre la fórmula del coeficiente $$ C_d = \ frac {2F_d} {pu ^ 2A} $$ no restringe la longitud del cuerpo. A medida que aumenta la longitud, la fricción de la piel llevará su $ C_d $ hasta el infinito.
No hay forma con la $ C_d $ , pero puede obtener cualquier un valor razonable aumentando la longitud del cuerpo.
Por supuesto que será dr coeficiente ag para un número de Reynolds infinitamente alto 😛
Comentarios
- Esto me hace preguntarme, ¿cuál es la escala del coeficiente de arrastre con la longitud? Este sitio parece sugerir que el coeficiente está creciendo muy lentamente, si es que lo hace. Pero supongo que no es sorprendente dada la relativa pequeñez de la fricción de la piel. aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0231.shtml
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