Quelle forme a le coefficient de traînée le plus élevé?
On décembre 10, 2020 by adminCette image de la NASA illustre les coefficients de traînée pour plusieurs formes:
Il est généralement admis que certaines variantes du la forme de larme / profil aérodynamique a le coefficient de traînée le plus bas. Je me demandais quelle forme avait le coefficient de traînée le plus élevé. Limage suggère quil sagit dune assiette plate, et cela semble être une réponse intuitivement correcte, mais est-ce correct?
Existe-t-il une autre forme (peut-être avec un recto ou un verso concave par rapport au mouvement) qui a un coefficient de traînée encore plus élevé?
Commentaires
- Une surface concave naugmenterait pas la traînée de manière significative. Si vous y réfléchissez, l’air " s’empilerait " dans le creux, et il agirait généralement comme un hémisphère. Si vous regardez des photos de parachutes, la forme concave traditionnelle fonctionne car les fabricants ont mis un trou au centre. Le trou permet généralement juste assez de circulation d’air pour éliminer les problèmes de " qui s’empilent " et de réduire la traînée globale.
- Dépend de ce que vous incluez dans les " formes ". Vous pourriez avoir une longue tige avec beaucoup de pales qui dépassent
Réponse
Selon Sighard Hoerner « s Fluid Dynamic Drag , ce serait la demi-sphère avec le côté ouvert exposé au vent. Son coefficient de traînée est de 1,42. Une tige avec une section transversale hémisphérique égalise avoir un coefficient de traînée de 2,3 (colonne de droite dans le graphique ci-dessous).
Si vous limitez la concurrence aux objets solides, la demi-sphère lemporte avec un coefficient de traînée de 1,17. Dans tous les cas, la zone de référence est la section transversale orthogonale à la direction découlement.
s Fluid Dynamic Drag, chapitre 3
Figure 33 tirée du Fluid Dynamic Drag de Sighard Hoerner, chapitre 3.
Notez que le la différence de traînée des demi-sphères due à leur orientation est utilisée dans l anémomètre s pour mesurer le wi nd vitesse. Lorsque la face ouverte est détournée du vent, son coefficient de traînée tombe à 0,42.
La raison de la différence, et la forte traînée lorsque le côté ouvert est exposé au vent, est la séparation massive autour et derrière la sphère. Lair sécoulant de lintérieur et sur le bord de la sphère aura besoin dun peu despace pour « se retourner », augmentant efficacement la section transversale bloquée que le flux extérieur subit. Lorsque le côté rond est exposé au vent, la séparation est limitée à la section transversale de la sphère elle-même.
Réponse
En ajoutant à la réponse de Peter Kämpf , ces valeurs pour le coefficient de traînée se rapportent aux écoulements où un sillage turbulent existe du côté sous le vent du corps, ce qui signifie que la traînée est principalement en raison de la pression. Pour de tels flux, la valeur du coefficient de traînée ne varie pas avec le nombre de Reynolds.
Cependant, ce nest pas vrai pour les faibles nombres de Reynolds. Pour les valeurs inférieures à 1, les termes inertiels deviennent négligeables et les équations de quantité de mouvement peuvent être simplifiées en un équilibre entre les contraintes visqueuses et la force du gradient de pression (écoulement de Stoke ou écoulement rampant). valeur. Pour le cas dune sphère, le coefficient de traînée devient $ C_D = 24 / \ text {Re} $, ce qui signifie des valeurs de $ C_D = 24 $ pour $ \ text {Re} = 1 $, $ C_D = 240 $ pour $ \ text {Re} = 0,1 $ …
Réponse
Formule du coefficient de glissement $$ C_d = \ frac {2F_d} {pu ^ 2A} $$ ne limite pas la longueur du corps. À mesure que vous augmentez la longueur, le frottement de la peau entraînera votre $ C_d $ à linfini.
Il ny a pas de forme avec la classe $ C_d $ , mais vous pouvez obtenir nimporte quelle valeur raisonnable un en augmentant la longueur du corps.
Bien sûr, ce sera dr coefficient ag pour un nombre de Reynolds infiniment élevé 😛
Commentaires
- Cela me fait me demander, quelle est léchelle du coefficient de traînée avec la longueur? Ce site semble suggérer que le coefficient augmente très lentement, voire pas du tout. Mais je suppose que ce nest pas surprenant étant donné la petite taille relative de la traînée de friction de la peau. aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0231.shtml
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