Was ist der Luftwiderstandsbeiwert – Luftwiderstandsmerkmale – Definition

Luftwiderstandsbeiwert – Luftwiderstandsmerkmale

Wie geschrieben wurde, wird das Widerstandsverhalten eines Körpers durch den dimensionslosen Widerstandskoeffizienten C _{D dargestellt} , der wie folgt definiert ist:

Der Referenzbereich A ist als der Bereich der orthografischen Projektion des Objekts in einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung definiert. Bei hohlen Objekten kann die Referenzfläche erheblich größer sein als die Querschnittsfläche, bei nicht hohlen Objekten entspricht sie genau einer Querschnittsfläche. Wie zu sehen ist, ist der Widerstandsbeiwert hauptsächlich eine Funktion der Körperform und berücksichtigt sowohl die Hautreibung als auch den Formwiderstand. Dies kann auch von der Reynolds-Zahl und der Oberflächenrauheit abhängen .

Wenn die Reibungs- und Druckwiderstandskoeffizienten verfügbar sind, wird der Gesamtwiderstandskoeffizient durch einfaches Addieren bestimmt:

Bei niedrigen Reynoldszahlen ist der meiste Widerstand auf den Reibungswiderstand zurückzuführen . Dies gilt insbesondere für stark stromlinienförmige Körper wie Tragflächen. Andererseits ist bei einer hohen Reynoldszahl der Druckabfall signifikant, was den Formwiderstand erhöht .

Drag Force – Drag Equation

Die Widerstandskraft F _D hängt unter anderem von der Dichte des Fluids, der Aufwärtsgeschwindigkeit sowie der Größe, Form und Ausrichtung des Körpers ab. Eine Möglichkeit, dies auszudrücken, ist die Widerstandsgleichung . Die Widerstandsgleichung ist eine Formel zur Berechnung der Widerstandskraft, die ein Objekt aufgrund einer Bewegung durch eine Flüssigkeit erfährt.

Der Referenzbereich A ist definiert als der Bereich der orthografischen Projektion des Objekts auf einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung. Bei hohlen Objekten kann die Referenzfläche erheblich größer sein als die Querschnittsfläche, bei nicht hohlen Objekten entspricht sie genau der Querschnittsfläche.

Berechnung des Hautreibungskoeffizienten

Der Reibungsfaktor für turbulente Strömung hängt stark von der relativen Rauheit ab. Sie wird durch die Colebrook-Gleichung bestimmt oder kann unter Verwendung des Moody-Diagramms bestimmt werden . Das Moody-Diagramm für Re = 575 600 und ε / D = 5 x 10 ^-4 gibt folgende Werte zurück:

• Der Darcy-Reibungsfaktor ist gleich f _D = 0,017
• Der Fanning-Reibungsfaktor ist gleich f _F = f _D / 4 = 0,00425

Daher ist der Hautreibungskoeffizient gleich:

Berechnung der Widerstandskraft

Um die Widerstandskraft zu berechnen , müssen wir wissen:

• der Hautreibungskoeffizient , der ist: C _{D, Reibung} = 0,00425
• die Fläche der Stiftoberfläche , die ist: A = π.dh = 0,1169 m ²
• die Flüssigkeitsdichte , das ist: ρ = 714 kg / m ³
• die Kernströmungsgeschwindigkeit, die konstant ist und gleich V _Kern = 5 m / s ist

Aus dem Hautreibungskoeffizienten, der gleich dem Fanning-Reibungsfaktor ist , können wir die Reibungskomponente der Widerstandskraft berechnen . Die Widerstandskraft ist gegeben durch:

Unter der Annahme, dass eine Brennelementanordnung beispielsweise 289 Brennstoffstifte (17 × 17 Brennelementanordnung) aufweisen kann, liegt die Reibungskomponente der Widerstandskraft dann in der Größenordnung von Kilonewton . Darüber hinaus beruht diese Widerstandskraft ausschließlich auf der Hautreibung am Kraftstoffbündel. Die typische PWR-Kraftstoffbaugruppe enthält jedoch andere Komponenten, die die Hydraulik der Kraftstoffbaugruppe beeinflussen:

• Brennstäbe . Brennstäbe enthalten den Brennstoff und brennbare Gifte.
• Obere Düse . Bietet die mechanische Unterstützung für die Kraftstoffbaugruppenstruktur.
• Bodendüse . Bietet die mechanische Unterstützung für die Kraftstoffbaugruppenstruktur.
• Abstandsraster . Gewährleistet eine genaue Führung der Brennstäbe.
• Fingerhutrohr führen . Freier Schlauch für Steuerstäbe oder In-Core-Instrumente.

Wie geschrieben wurde, ist die zweite Komponente der Widerstandskraft der Formwiderstand. 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.