In der flüssigen Dynamik, der Schinderei-Koeffizient (allgemein angezeigt als: c, c oder ist c) eine ohne Dimension Menge, die verwendet wird, um die Schinderei oder den Widerstand eines Gegenstands in einer flüssigen Umgebung wie Luft oder Wasser zu messen. Es wird in der Schinderei-Gleichung verwendet, wo ein niedrigerer Schinderei-Koeffizient anzeigt, dass der Gegenstand weniger aerodynamische oder hydrodynamische Schinderei haben wird. Der Schinderei-Koeffizient wird immer mit einer besonderen Fläche vereinigt.

Der Schinderei-Koeffizient jedes Gegenstands umfasst die Effekten der zwei grundlegenden Mitwirkenden zur flüssigen dynamischen Schinderei: Hautreibung und Form-Schinderei. Der Schinderei-Koeffizient einer sich hebenden Tragfläche oder Tragflächenboots schließt auch die Effekten der liftveranlassten Schinderei ein. Der Schinderei-Koeffizient einer ganzen Struktur wie ein Flugzeug schließt auch die Effekten der Einmischungsschinderei ein.

Definition

Der Schinderei-Koeffizient wird als definiert:

wo:

: ist die Schinderei-Kraft, die definitionsgemäß der Kraft-Bestandteil in der Richtung auf die Fluss-Geschwindigkeit, ist

: ist die Massendichte der Flüssigkeit,

: ist die Geschwindigkeit des Gegenstands hinsichtlich der Flüssigkeit und

: ist das Bezugsgebiet.

Das Bezugsgebiet hängt ab, welcher Schinderei-Koeffizient gemessen wird. Für Automobile und viele andere Gegenstände ist das Bezugsgebiet das geplante frontale Gebiet des Fahrzeugs. Das kann nicht das böse Schnittgebiet des Fahrzeugs je nachdem notwendigerweise sein, wo die böse Abteilung genommen wird. Zum Beispiel für einen Bereich (bemerken, ist das nicht die Fläche =).

Für Tragflächen ist das Bezugsgebiet das planform Gebiet. Da das dazu neigt, ein ziemlich großes Gebiet im Vergleich zum geplanten frontalen Gebiet zu sein, neigen die resultierenden Schinderei-Koeffizienten dazu, niedrig zu sein: viel tiefer als für ein Auto mit derselben Schinderei und frontalem Gebiet, und mit derselben Geschwindigkeit.

Luftschiffe und einige Körper der Revolution verwenden den volumetrischen Schinderei-Koeffizienten, in dem das Bezugsgebiet das Quadrat der Würfel-Wurzel des Luftschiff-Volumens ist. Untergetauchte rationalisierte Körper verwenden die benetzte Fläche.

Zwei Gegenstände, die dasselbe Bezugsgebiet haben, das sich mit derselben Geschwindigkeit durch eine Flüssigkeit bewegt, werden eine zu ihren jeweiligen Schinderei-Koeffizienten proportionale Schinderei-Kraft erfahren. Koeffizienten für unstromlinienförmige Gegenstände können 1 oder mehr für stromlinienförmige Gegenstände viel weniger sein.

Hintergrund

Die Schinderei-Gleichung:

ist im Wesentlichen eine Behauptung, dass die Schinderei-Kraft auf jedem Gegenstand zur Dichte des flüssigen und proportionalen zum Quadrat der Verhältnisgeschwindigkeit zwischen dem Gegenstand und der Flüssigkeit proportional ist.

C ist nicht eine Konstante, aber ändert sich als eine Funktion von Geschwindigkeit, Fluss-Richtung, Gegenstand-Position, Gegenstand-Größe, flüssiger Dichte und flüssiger Viskosität. Geschwindigkeit, kinematische Viskosität und eine charakteristische Länge-Skala des Gegenstands werden in eine ohne Dimension Menge genannt die Zahl von Reynolds vereinigt oder. ist so eine Funktion dessen. Im komprimierbaren Fluss ist die Geschwindigkeit des Tons wichtig und ist auch eine Funktion der Machzahl.

Weil sich ein bestimmter Körper formt, hängt der Schinderei-Koeffizient nur von der Zahl von Reynolds, Machzahl und der Richtung des Flusses ab. Für die niedrige Machzahl ist der Schinderei-Koeffizient der Machzahl unabhängig. Auch die Schwankung mit der Zahl von Reynolds innerhalb einer praktischen Reihe von Interesse ist gewöhnlich klein, während für Autos mit der Autobahn-Geschwindigkeit und Flugzeug an der Dauergeschwindigkeit die eingehende Fluss-Richtung ebenso mehr oder weniger dasselbe ist. So kann der Schinderei-Koeffizient häufig als eine Konstante behandelt werden.

Für einen stromlinienförmigen Körper, um einen niedrigen Schinderei-Koeffizienten zu erreichen, muss die Grenzschicht um den Körper beigefügt der Oberfläche des Körpers für so lange wie möglich bleiben, das Kielwasser veranlassend, schmal zu sein. Eine hohe Form-Schinderei läuft auf ein breites Kielwasser hinaus. Die Grenzschicht wird von laminar bis unruhige Versorgung der Zahl von Reynolds des Flusses um den Körper wechseln ist hoch genug. Größere Geschwindigkeiten, größere Gegenstände und niedrigere Viskosität tragen zu größeren Zahlen von Reynolds bei.

Für andere Gegenstände, wie kleine Partikeln, kann man nicht mehr denken, dass der Schinderei-Koeffizient unveränderlich ist, aber sicher eine Funktion der Zahl von Reynolds ist.

An einer niedrigen Zahl von Reynolds wechselt der Fluss um den Gegenstand zum unruhigen nicht, aber bleibt laminar sogar bis zum Punkt, an dem es sich von der Oberfläche des Gegenstands trennt. An sehr niedrigen Zahlen von Reynolds, ohne Fluss-Trennung, ist die Schinderei-Kraft zu statt proportional; für einen Bereich ist das bekannt, wie Gesetz Schürt. Zahl von Reynolds wird für kleine Gegenstände, niedrige Geschwindigkeiten und hohe Viskositätsflüssigkeiten niedrig sein.

Ein gleicher 1 würde in einem Fall erhalten, wo die ganze Flüssigkeit, die sich dem Gegenstand nähert, zum Rest gebracht wird, Stagnationsdruck über die ganze Vorderoberfläche aufbauend. Die Spitzenzahl zeigt einen flachen Teller mit der Flüssigkeit, die aus dem Recht kommt und am Teller anhält. Der Graph links davon zeigt gleichen Druck über die Oberfläche. In einem echten flachen Teller muss die Flüssigkeit die Seiten umdrehen, und voller Stagnationsdruck wird nur am Zentrum gefunden, zu den Rändern als in der niedrigeren Zahl und dem Graphen abfallend. Nur die Vordergröße, eines echten flachen Tellers in Betracht zu ziehen, würde weniger als 1 sein; außer dass es Ansaugen auf der Rückseite geben wird: ein negativer Druck (hinsichtlich des umgebenden). Die gesamte von einer echten flachen Quadratteller-Senkrechte zum Fluss wird häufig als 1.17 gegeben. Fluss-Muster und deshalb für einige Gestalten können sich mit der Zahl von Reynolds und der Rauheit der Oberflächen ändern.

Schinderei-Koeffizient c Beispiele

Allgemein

Im Allgemeinen, ist nicht eine absolute Konstante für eine gegebene Körpergestalt. Es ändert sich mit der Geschwindigkeit des Luftstroms (oder mehr allgemein mit der Zahl von Reynolds). Ein glatter Bereich hat zum Beispiel, der sich von hohen Werten für den Laminar-Fluss zu 0.47 für den unruhigen Fluss ändert.

Flugzeug

Wie bemerkt, oben verwenden Flugzeuge Flügel-Gebiet als das Bezugsgebiet, wenn sie rechnen, während Automobile (und viele andere Gegenstände) frontales böses Schnittgebiet verwenden; so sind Koeffizienten zwischen diesen Klassen von Fahrzeugen nicht direkt vergleichbar.

Siehe auch

• Automobilaerodynamik
• Kraftfahrzeugschinderei-Koeffizient
• Schinderei-Krise
• Nullheben-Schinderei-Koeffizient
• Clancy, L. J. (1975): Aerodynamik. Pitman Publishing Limited, London, internationale Standardbuchnummer 0-273-01120-0
• Abbott, Ira H., und Von Doenhoff, Albert E. (1959): Theorie von Flügel-Abteilungen. Dover Publications Inc., New York, Normales Buch Nummer 486-60586-8
• Hoerner, S. F. (1965): Flüssig-dynamische Schinderei. Hoerner Flüssigkeitsdynamik, Ziegelstadt, N. J., die USA

Referenzen