Ce formă are cel mai mare coeficient de rezistență?
On decembrie 10, 2020 by adminAceastă imagine de la NASA ilustrează coeficienții de tragere pentru mai multe forme:
Este general acceptat faptul că unele variații ale forma lacrimii / aripii are cel mai mic coeficient de tracțiune. Mă întrebam ce formă are cel mai mare coeficient de rezistență. Imaginea sugerează că este o placă plană, iar acest lucru pare a fi un răspuns intuitiv corect, dar este corect?
Există vreo altă formă (poate cu fața sau spatele concav față de mișcare) care are un coeficient de tragere și mai mare?
Comentarii
- O suprafață concavă nu ar crește tragerea în mod semnificativ. Dacă vă gândiți la asta, aerul ar " se va acumula " în adâncitură și ar acționa în general ca o emisferă. Dacă te uiți la imagini de parașute, forma concavă tradițională funcționează deoarece producătorii pun o gaură în centru. Gaura permite de obicei un flux suficient de aer pentru a elimina preocupările legate de aer " îngrămădirea " și scăderea rezistenței globale.
- Depinde de ceea ce includeți în " forme ". Ați putea avea o tijă lungă cu multe palete care ies afară.
Răspuns
Potrivit lui Sighard Hoerner „s Fluid Dynamic Drag , aceasta ar fi semisfera cu partea deschisă expusă vântului. Coeficientul său de drag este de 1,42. O tijă cu o secțiune transversală emisferică va uniformiza au un coeficient de tragere de 2,3 (coloana din dreapta în graficul de mai jos).
Dacă restrângeți competiția la obiecte solide, totuși jumătatea sferei câștigă cu un coeficient de tragere de 1,17. În toate cazurile, zona de referință este secțiunea transversală ortogonală cu direcția de curgere.
Fluid Dynamic Drag, Capitolul 3
Figura 33 din Sighard Hoerners Fluid Dynamic Drag, Capitolul 3.
Rețineți că diferența de tracțiune a jumătăților de sferă datorită orientării lor este utilizată în anemometru s pentru măsurarea viteza nd. Când fața deschisă este îndepărtată de vânt, coeficientul său de rezistență scade la 0,42.
Motivul diferenței și rezistența ridicată atunci când partea deschisă este expusă vântului, este separarea masivă iar în spatele sferei. Aerul care curge din interior și peste marginea sferei va avea nevoie de ceva spațiu pentru a se „întoarce”, mărind efectiv secțiunea transversală blocată pe care o experimentează fluxul exterior. Când partea rotundă este expusă vântului, separarea este limitată la secțiunea transversală a sferei în sine.
Răspuns
Adăugând la răspunsul Peter Kämpf , aceste valori pentru coeficientul de tracțiune se referă la fluxurile în care există o trezire turbulentă în partea de jos a corpului, ceea ce înseamnă că tracțiunea este în principal datorită presiunii. Pentru astfel de fluxuri, valoarea coeficientului de tragere nu variază în funcție de numărul Reynolds.
Cu toate acestea, acest lucru nu este adevărat la un număr redus de Reynolds. Pentru valori sub 1, termenii inerțiali devin neglijabili și ecuațiile de impuls pot fi simplificate la un echilibru între tensiunile vâscoase și forța gradientului de presiune (debitul Stoke sau fluxul târâtor). Coeficientul de tragere nu mai este independent de numărul Reynolds, crescând în valoare. Pentru cazul unei sfere, coeficientul de tragere devine $ C_D = 24 / \ text {Re} $, adică valori de $ C_D = 24 $ pentru $ \ text {Re} = 1 $, $ C_D = 240 $ pentru $ \ text {Re} = 0.1 $ …
Răspuns
Trageți formula coeficientului $$ C_d = \ frac {2F_d} {pu ^ 2A} $$ nu restricționează lungimea a corpului. Pe măsură ce creșteți lungimea, frecarea pielii vă va conduce $ C_d $ la infinit.
Nu există nicio formă cu cea mai mare $ C_d $ , dar puteți obține orice un valoare rezonabilă crescând lungimea corpului.
Desigur, va fi dr coeficientul ag pentru numărul Reynolds infinit de mare 😛
Comentarii
- Acest lucru mă face să mă întreb, care este scalarea coeficientului de tragere cu lungimea? Acest site pare să sugereze că, dacă este deloc, coeficientul crește foarte lent. Dar presupun că nu este surprinzător, având în vedere micimea relativă a rezistenței la frecare a pielii. aerospaceweb.org/question/aerodynamics/q0231.shtml
Lasă un răspuns