Quale forma ha il più alto coefficiente di resistenza aerodinamica?
Su Dicembre 10, 2020 da adminQuesta immagine della NASA illustra i coefficienti di resistenza per diverse forme:
È generalmente accettato che alcune varianti del la forma a goccia / profilo alare ha il coefficiente di resistenza aerodinamica più basso. Mi chiedevo quale forma abbia il più alto coefficiente di resistenza. Limmagine suggerisce che si tratta di un piatto piatto e questa sembrerebbe una risposta intuitivamente corretta, ma è corretta?
Cè qualche altra forma (forse con una parte anteriore o posteriore concava rispetto al movimento) che ha un coefficiente di resistenza ancora più elevato?
Commenti
- Una superficie concava non aumenterebbe significativamente la resistenza. Se ci pensi, laria " si accumulerebbe " nella cavità e si comporterebbe generalmente come un emisfero. Se guardi le immagini dei paracadute, la tradizionale forma concava funziona perché i produttori mettono un buco al centro. Il foro di solito consente un flusso daria appena sufficiente per eliminare i dubbi sullaria " che si accumula " e riduce la resistenza complessiva.
- Dipende da cosa includi in " shape ". Potresti avere una canna lunga con molte alette che sporgono
Answer
Secondo Sighard Hoerner “s Fluid Dynamic Drag , questa sarebbe la semisfera con il lato aperto esposto al vento. Il suo coefficiente di resistenza è 1,42. Una canna con una sezione trasversale emisferica lo farà anche hanno un coefficiente di resistenza di 2,3 (colonna di destra nel grafico sotto).
Se restringi la concorrenza agli oggetti solidi, la semisfera vince comunque con un coefficiente di resistenza di 1,17. In tutti i casi, larea di riferimento è la sezione trasversale ortogonale alla direzione del flusso.
s Fluid Dynamic Drag, Capitolo 3
Figura 33 da Sighard Hoerner “s Fluid Dynamic Drag, Capitolo 3.
Notare che il la differenza di resistenza delle mezze sfere dovuta al loro orientamento viene utilizzata in anemometro per misurare il wi nd velocità. Quando la faccia aperta viene allontanata dal vento, il suo coefficiente di resistenza scende a 0,42.
La ragione della differenza, e lelevata resistenza quando il lato aperto è esposto al vento, è la massiccia separazione intorno e dietro la sfera. Laria che esce dallinterno e oltre il bordo della sfera avrà bisogno di un po di spazio per “girarsi”, aumentando efficacemente la sezione trasversale bloccata che sperimenta il flusso esterno. Quando il lato tondo è esposto al vento, la separazione è limitata alla sezione trasversale della sfera stessa.
Risposta
Aggiungendo alla risposta Peter Kämpf , questi valori per il coefficiente di resistenza si riferiscono ai flussi in cui esiste una scia turbolenta nel lato sottovento del corpo, il che significa che la resistenza è principalmente a causa della pressione. Per tali flussi il valore del coefficiente di resistenza non varia con il numero di Reynolds.
Tuttavia, questo non è vero a numeri di Reynolds bassi. Per valori inferiori a 1 i termini inerziali diventano trascurabili e le equazioni della quantità di moto possono essere semplificate per un equilibrio tra sollecitazioni viscose e forza del gradiente di pressione (flusso di Stoke o flusso strisciante). Il coefficiente di resistenza non è più indipendente dal numero di Reynolds, aumentando in valore. Per il caso di una sfera, il coefficiente di resistenza diventa $ C_D = 24 / \ text {Re} $, che significa valori di $ C_D = 24 $ per $ \ text {Re} = 1 $, $ C_D = 240 $ per $ \ text {Re} = 0.1 $ …
Risposta
Formula coefficiente di trascinamento $$ C_d = \ frac {2F_d} {pu ^ 2A} $$ non limita la lunghezza del corpo. Man mano che aumenti la lunghezza, lattrito della pelle porterà il tuo $ C_d $ allinfinito.
Non cè forma con la classe $ C_d $ , ma puoi ottenere qualsiasi valore ragionevole un aumentando la lunghezza del corpo.
Ovviamente sarà dr coefficiente ag per un numero di Reynolds infinitamente alto 😛
Commenti
- Questo mi fa chiedere, qual è il ridimensionamento del coefficiente di resistenza con la lunghezza? Questo sito sembra suggerire che il coefficiente stia crescendo molto lentamente, se non del tutto. Ma suppongo che non sia sorprendente data la relativa piccolezza della resistenza allattrito della pelle. aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0231.shtml
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