Was ist Parasitärer Widerstand?
Der Begriff parasitärer Luftwiderstand wird hauptsächlich in der Aerodynamik verwendet, da er beim Anheben des Flügelwiderstands im Vergleich zum Auftrieb im Allgemeinen gering ist. Parasitärer Widerstand ist eine Kombination aus Formwiderstand , Hautreibungswiderstand und Interferenzwiderstand.
Hautreibung – Reibungswiderstand
Wie geschrieben wurde, übt eine sich bewegende Flüssigkeit aufgrund des durch viskose Effekte verursachten rutschfesten Zustands tangentiale Scherkräfte auf die Oberfläche aus . Diese Art der Widerstandskraft hängt insbesondere von der Geometrie, der Rauheit der festen Oberfläche (nur bei turbulenter Strömung ) und von der Art der Flüssigkeitsströmung ab . Der Reibungswiderstand ist proportional zur Oberfläche. Daher erfahren Körper mit einer größeren Oberfläche einen größeren Reibungswiderstand. Aus diesem Grund reduzieren Verkehrsflugzeuge ihre Gesamtfläche, um Treibstoff zu sparen. Der Reibungswiderstand ist eine starke Funktion der Viskosität, und ein “idealisiertes” Fluid mit einer Viskosität von Null würde einen Reibungswiderstand von Null erzeugen, da die Wandschubspannung Null wäre.
Hautreibung wird durch viskosen Widerstand in der Grenzschicht um das Objekt verursacht. Grundlegende Eigenschaften aller laminaren und turbulenten Grenzschichten werden in der sich entwickelnden Strömung über eine flache Platte gezeigt. Die Stadien der Bildung der Grenzschicht sind in der folgenden Abbildung dargestellt:
Es gibt zwei Möglichkeiten, den Reibungswiderstand zu verringern :
- Die erste besteht darin, den sich bewegenden Körper so zu formen, dass eine laminare Strömung möglich ist
- Die zweite Methode besteht darin, die Länge zu vergrößern und den Querschnitt des sich bewegenden Objekts so weit wie möglich zu verringern.
Der Oberflächenreibungskoeffizient , C D, Reibung , ist definiert durch
Es ist zu beachten, dass der Hautreibungskoeffizient gleich dem Fanning-Reibungsfaktor ist . Der nach John Thomas Fanning benannte Fanning-Reibungsfaktor ist eine dimensionslose Zahl, die ein Viertel des Darcy-Reibungsfaktors ausmacht . Wie zu sehen ist, besteht ein Zusammenhang zwischen Hautreibungskräften und Reibkopfverlusten .
Siehe auch: Darcy-Reibungsfaktor
Für die laminare Strömung in einem Rohr ist der Fanning-Reibungsfaktor (Hautreibungskoeffizient) eine Folge des Poiseuille-Gesetzes , das durch folgende Gleichungen gegeben ist:
Bei turbulenten Strömungen sind die Dinge jedoch schwieriger, da der Reibungsfaktor stark von der Rohrrauheit abhängt . Der Reibungsfaktor für den Flüssigkeitsfluss kann mithilfe eines Moody-Diagramms bestimmt werden . Beispielsweise:
Die Reibungskomponente der Widerstandskraft ist gegeben durch:
Form Drag – Druck ziehen
Formwiderstand , auch Druckwiderstand genannt, entsteht aufgrund der Form und Größe des Objekts. Der Druckwiderstand ist proportional zur Differenz zwischen den Drücken, die auf die Vorder- und Rückseite des eingetauchten Körpers wirken, und dem Frontbereich. Diese Art der Widerstandskraft ist auch eine interessante Folge des Bernoulli-Effekts . Nach dem Bernoulli-Prinzip übt sich schneller bewegende Luft weniger Druck aus . Dies führt dazu, dass zwischen den Oberflächen des Objekts ein Druckunterschied bestehen kann . Die allgemeine Größe und Form des Körpers sind die wichtigsten Faktoren für den Formwiderstand. Im Allgemeinen haben Körper mit einem größeren dargestellten geometrischen Querschnitt einen höheren Luftwiderstand als dünnere Körper.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, ergibt sich die Widerstandskraft aus der Differenz zwischen den Drücken, die auf die Vorder- und Rückseite des eingetauchten Körpers wirken. Für diese Kraft kann (für diesen Fall) einfach unter Verwendung der Druckdefinition berechnet werden als:
Da der Druckverlust zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit in etwa proportional ist , in den meisten technischen fließt, der Gesamtwiderstandskoeffizient kann durch einfache bestimmt werden , um die Reibung und Druck Widerstandsbeiwerte Zugabe:
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