Коэффициент сопротивления
Коэффициент сопротивления дает возможность учитывать потери энергии при движении тела. Чаще всего рассматривают два типа движения: движение по поверхности и движение в веществе (жидкости или газе). Если рассматривают движение по опоре, то обычно говорят о коэффициенте трения. В том случае, если рассматривают движение тела в жидкости или газе, то имеют в виду коэффициент сопротивления формы.
Определение коэффициента сопротивления (трения) скольжения
Речь идет о коэффициенте трения скольжения, который зависит от совокупных свойств трущихся поверхностей и является безразмерной величиной. Коэффициент трения зависит от: качества обработки поверхностей, трущихся тел, присутствия на них грязи, скорости движения тел друг относительно друга и т.д. Коэффициент трения определяют эмпирически (опытным путем).
Определение коэффициент сопротивления (трения) качения
Данный коэффициент, имеет размерность длины. Основной его единицей в системе СИ будет метр.
Определение коэффициента сопротивления формы
Иногда, если рассматривают движение вытянутого тела, то считают:
где V — объем тела.
Рассматриваемый коэффициент сопротивления является безразмерной величиной. Он не учитывает эффектов на поверхности тел, поэтому формула (3) может стать не пригодна, если рассматривается вещество, которое имеет большую вязкость. Коэффициент сопротивления (C) является постоянной величиной пока число Рейнольдса (Re) является неизменным. В общем случае .
Если тело имеет острые ребра, то эмпирически получено, что для таких тел коэффициент сопротивления остается постоянным в широкой области чисел Рейнольдса. Так опытным путем получено, что для круглых пластинок поставленных поперек воздушного потока, при значения коэффициента сопротивления находятся в пределах от 1,1 до 1,12. При уменьшении числа Рейнольдса (
) закон сопротивления переходит в закон Стокса, который для круглых пластинок имеет вид:
Сопротивление шаров было исследовано для широкой области чисел Рейнольдса до Для
получили:
При ,
.
В справочниках представлены коэффициенты сопротивления для круглых цилиндров, шаров и круглых пластинок в зависимости от числа Рейнольдса.
В авиационной технике задача о нахождении формы тела с минимальным сопротивлением имеет особое значение.
Примеры решения задач
коэффициент сопротивления
- коэффициент сопротивления
-
damping coefficient
Шифр IFToMM: —
Теория механизмов и машин. Терминология: Учеб. пособие. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана.
.
2004.
Смотреть что такое «коэффициент сопротивления» в других словарях:
-
коэффициент сопротивления ζ — Отношение потерянного давления к скоростному (динамическому) давлению в условленном (принятом) проходном сечении. [ГОСТ Р 52720 2007, статья 6.13] Источник: ГО … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
коэффициент сопротивления — сопротивление Взятое с противоположным знаком отношение диссипативной силы или момента к соответствующей обобщенной скорости для линейной системы (см. примечание к термину характеристика восстанавливающей силы (момента)). [ГОСТ 24346 80] Тематики … Справочник технического переводчика
-
КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ — отношение тяглового усилия к массе перевозимой л. повозки с грузом. Зависит от кач ва дороги и устройства колес. При увеличении К. с. л, вынуждена развивать большее тяговое усилие для перевозки неизменяющегося груза. Для повозок на желез. ходу К … Справочник по коневодству
-
Коэффициент сопротивления — 102. Коэффициент сопротивления Сопротивление Взятое с противоположным знаком отношение диссипативной силы или момента к соответствующей обобщенной скорости для линейной системы (см. примечание к термину 94) Источник: ГОСТ 24346 80: Вибрация.… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
коэффициент сопротивления (ξ) — 6.13 коэффициент сопротивления (ξ) коэффициент гидравлического сопротивления Нр. Отношение потерянного давления к скоростному (динамическому) давлению в условленном (принятом) проходном сечении. Примечание Для запорной арматуры коэффициент… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
-
коэффициент сопротивления парашюта — коэффициент сопротивления сп Отношение силы сопротивления парашюта к произведению площади парашюта на скоростной напор. [ГОСТ 21452—88] Тематики парашютные системы Синонимы коэффициент сопротивления … Справочник технического переводчика
-
коэффициент сопротивления качению колеса — f Условная количественная характеристика сопротивления качению колеса, равная отношению силы сопротивления качению колеса к его нормальной нагрузке: [ГОСТ 17697 72] Тематики автомобили, качение колеса Обобщающие термины характеристики… … Справочник технического переводчика
-
коэффициент сопротивления (в трубопроводной арматуре) — коэффициент сопротивления Отношение потерянного давления к скоростному (динамическому) давлению в условленном (принятом) проходном сечении. Примечание Для запорной арматуры коэффициент сопротивления указывается при полностью открытом положении… … Справочник технического переводчика
-
коэффициент сопротивления боковому уводу шины — коэффициент сопротивления уводу шины Ky Первая производная боковой силы колеса по углу бокового увода: [ГОСТ 17697 72] Тематики автомобили, качение колеса Обобщающие термины коэффициенты, характеризующие упругие свойства шины колеса … Справочник технического переводчика
-
Коэффициент сопротивления диффузии водяного пара — m – отношение паропроницаемости воздуха к паропроницаемости материала или рассматриваемого однородного изделия. Данное отношение характеризует относительное значение сопротивления изделия водяному пару и слоя воздуха равной толщины при той… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
-
коэффициент сопротивления (среды) — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN friction factor … Справочник технического переводчика
Зависимость электрического сопротивления от температуры
Содержание
- 1 Сопротивление
- 2 Коэффициент сопротивления
- 2.1 Газы
- 2.2 Жидкости
- 3 Сверхпроводимость
- 4 Применение
- 4.1 Резистор
- 4.2 Терморезистор
- 4.3 Термометр сопротивления
- 4.4 Газ
- 5 Заключение
- 6 Видео по теме
При проектировании электрических схем, инженеры сталкиваются с тем, что проводники обладают определенным сопротивлением, на которое оказывают влияния температурные колебания. Статья даст подробное описание, что такое зависимость сопротивления от температуры и как температура влияет на проводимость различных веществ — металлов, газов и жидкостей. Дополнительно будет приведена формула расчета такой зависимости.
Сопротивление
Сопротивлением называется способность проводника пропускать через себя электрический ток. Единицей измерения данной физической величины является Ом. На принципиальных схемах эта величина обозначается буквой «R». На величину сопротивления любого проводника электрическому току влияет его структура. Двигаясь внутри структуры, свободные электроны сталкиваются с атомами и электронами, которые замедляют их движение. Чем их концентрация больше, тем выше будет само электрическое сопротивление.
О способности проводников проводит электрический ток судят по величине его удельного сопротивления. Удельное сопротивление проводника — это сопротивление протеканию тока через проводник из любого вещества с площадью поперечного сечения 1 м² и длиной один метр. Обозначается в физике данная величина буквой «ρ». Данный параметр является табличной величиной и измеряется в системе СИ как Ом×м (может также измеряться в Ом×см и Ом×мм²/м).
Коэффициент сопротивления
Во время работы электрических цепей прослеживается прямая зависимость сопротивления металлов от температуры. Это явление называют коэффициентом температурного сопротивления. Оно определяет соотношение сопротивления к температурным изменениям. Объясняется это явление следующим образом: с повышением температуры структура проводника получает долю тепловой энергии, вследствие чего эта энергия увеличивает скорость движения атомов. В результате повышается вероятность их столкновения со свободными электронами. Чем чаще происходят эти столкновения, тем ниже будет проводимость.
Можно провести простой опыт: в электрическую схему из аккумулятора и омметра подключим кусок медной проволоки. При таком подключении схема будет иметь строго определенное значение сопротивления. Далее надо будет нагреть медную проволоку. В момент нагрева можно заметить, что сопротивление всей схемы растет, а после остывания проводника оно наоборот уменьшается. На основании такого опыта довольно просто прослеживается температурная зависимость сопротивления проводника.
Температурный коэффициент отображает увеличение сопротивления при изменении температуры вещества на 1 градус. Для максимально чистого металла это значение равняется 0.004 °С-1. То есть, при увеличении температуры на 10 градусов, электрическая проводимость в металлах изменится на 4 % в большую сторону. Данная величина обозначается буквой «α». При расчете сопротивления через удельное сопротивление используется такая формула:
В данной зависимости:
- «R» — сопротивление, Ом;
- «l» — длина проводника, м;
- «s» — поперечное сечение проводника, м²;
- «ρ» — значение удельного сопротивления, Ом×м.
Зависимость проводимости металлического проводника от температуры можно проследить с помощью таких выражений:
Для металлов все предельно просто — изменение температуры приводит к увеличению его сопротивления. Ниже будет дано описание этой зависимости для газов, которые по своей природе являются диэлектриками.
Для закрепления материала, решим следующую задачу:
Имеется стальной проводник, диаметр которого равен один миллиметр, а длина его составляет 100 метров. Определите сопротивление такого проводника из стали, если величина удельного сопротивления стального проводника составляет 12×10-8 Ом×м.
Решение:
d=1 мм;
l=100 м;
ρ=13×10-8 Ом×м;
R–?
Определяем сопротивление проводника по формуле:
R=ρ(l/S)
где S является площадью поперечного сечения. Определить площадь можно с помощью формулы:
S= π×r2= π×d2/22=3.14×(1×10-3)2/4=3.14×10-6/4=0.785×10-6м2
После этого можно определить сопротивление:
R=12×10-8×100/(0.785×10-6)=15.287 Ом
Газы
Газы не являются проводниками, но их проводимость так же зависит от температуры. Происходит это за счет так называемого эффекта ионизации. Ионизация в газах происходит за счет насыщения их жидкостью или иными веществами, которые способны проводить электрический ток. Проследить то, как увеличивается сопротивление при повышении температуры газа можно на таком опыте.
К схеме с амперметром и аккумулятором добавим 2 металлические пластины, которые не соприкасаются друг с другом. Такая электрическая цепь является разомкнутой. Между пластинами поместим зажженную горелку. При нагреве происходит смещение стрелки амперметра в сторону увеличения. То есть такую цепь можно считать замкнутой. На основании этого можно сделать вывод, что с ростом температуры воздух ионизируется, происходит снижение его сопротивления и увеличение проводимости заряженных электронов. Данный эффект называют пробоем изоляционного слоя газа, зависящий от степени их ионизации и величины протекающего напряжения. Подобное явление знакомо каждому из нас — это грозовой разряд.
Жидкости
В жидкостях прослеживается обратная зависимость. С увеличением температуры, сопротивление жидкого проводника уменьшается. Для электролита свойственно правило отрицательного значения температурного коэффициента — а˂0. Удельное сопротивление электролита рассчитывается следующим образом:
ρ= ρ0(1+ αt) или R=R0(1+ αt), где а˂0.
При этом увеличившееся значение температуры электролита сопровождается уменьшением сопротивления и ростом его проводимости.
Сверхпроводимость
Снижение температуры металлических проводников сильно увеличивает их проводимость. Это связано с тем, что в структуре вещества замедляется движение атомов и электронов, благодаря чему снижается вероятность их столкновения со свободными электронами. При температуре абсолютного 0 (–273 градуса Цельсия) возникает явление падения до нуля сопротивления проводника. Зависимость сопротивления проводника от температуры при абсолютном 0 — сверхпроводимость.
Температура, при которой обычный проводник становится сверхпроводником, называется критической. Она будет разной для различных чистых металлов и сплавов. Все будет зависеть от их структуры, химического состава и структуры кристаллов. Например, серое олово с алмазной структурой является полупроводником. Но белое олово при своей тетрагональной кристаллической ячейке, мягкости и плавкости, переходит в состояние сверхпроводника при температуре 3.70 К. Также при критической температуре прослеживается целый ряд других способностей:
- Повышение частоты переменного тока вызывает рост сопротивления, значение гармоник с периодом световой волны.
- Способность удерживать величину силы тока ранее приложенного, а затем отключенного источника.
Металл или сплав может перейти в состояние сверхпроводника и при нагревании. Такое явление называют высокотемпературной проводимостью. Ответ на вопрос, почему от высокой температуры сопротивление металлов снижается, может довольно просто объяснить их кристаллическая структура. В момент нагрева до критических значений, электроны перестают хаотично перемещаться внутри структуры вещества. Они выстраиваются в цепочку. Такое построение не мешает движению свободных электронов, а значит падает общее сопротивление. Переход в состояние высокотемпературной проводимости начинается с порога 1000К и этот показатель выше, чем точка кипения азота.
Применение
Свойство проводников изменять сопротивление при определённой температуре используют для создания различных элементов электрических схем и измерительных приборов. О них будет рассказано далее в данной статье.
Резистор
Сопротивление устройств старого типа сильно зависело от их нагрева. При нагревании проводимость резистора пропорционально изменялась в меньшую сторону. Для электрических цепей требуется идеальный резистор, который обладает наивысшим коэффициентом проводимости. Для снижения нагрева при производстве данных устройств теперь используется материал, имеющий малую зависимость сопротивления от температуры нагрева. Это позволило применять резисторы с малым сопротивлением для цепей с большим напряжением.
Терморезистор
Существует отдельная группа резисторов, которые применяют для измерения температуры. Особенностью такого устройства является то, что он может снижать свою проводимость при нагреве. При этом он отключает цепь при достижении определенного порогового значения.
Термометр сопротивления
Это прибор был разработан для измерения температуры среды. Он состоит из тонкой платиновой проволоки, защитного чехла и корпуса. Прибор имеет стабильную реакцию на перепады температуры. Измеряемой величиной в данном устройстве служит сопротивление этой проволоки из платины. Чем выше будет температура, тем сопротивление соответственно будет больше. Понижение сопротивления так же фиксируется, так как в этот момент меняются проводимость и сопротивление. Для измерения температуры термометром сопротивления, в настоящее время применяются проволочные индикаторы из разнообразных металлов. В зависимости от свойств используемого металла, погрешность устройства может составлять не более 0.1 %. Благодаря этому достигается очень высокая точность измерения температуры.
Газ
Самый известный нам газовый проводник — это люминесцентная лампа. Газ нагревается за счет увеличения напряжения между анодом и катодом лампы.
Известным жидкостным проводником является щелочной аккумулятор. При понижении температуры нарушается структура жидкости и изменяется ее сопротивление.
Нагрев провоцирует движение атомов и электронов, увеличивая сопротивление и зарядный ток устройства.
Заключение
В данной статье мы рассмотрели, как зависит сопротивление от температуры. Металлы, газы и жидкости имеют свойства изменять свою проводимость и сопротивление при температурных перепадах. Это свойство изменения электрического сопротивления используются для измерения температуры среды. Наибольшая точность измерений температуры в настоящее время достигается за счет применения современных материалов, даже в бытовой технике.
Видео по теме
Температурный коэффициент сопротивления
Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) — величина, равная относительному изменению удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу.
ТКС характеризует зависимость сопротивления проводника от изменении его температуры.Как правило применяют температурный коэффициент сопротивления металлов.
Формула температурного коэффициента сопротивления
Через относительное изменение сопротивления:
alpha = dfrac{R_2-R_1}{R_1(T_2-T_1)}
Через удельное сопротивление:
alpha = dfrac{rho_2-rho_1}{rho_1(T_2-T_1)}
Таблица «Температурный коэффициент сопротивления»
Проводник | α (10-3/K) |
---|---|
Алюминий температурный коэффициент сопротивления алюминия |
4,2 |
Вольфрам температурный коэффициент сопротивления вольфрама |
5 |
Железо температурный коэффициент сопротивления железа |
6 |
Золото температурный коэффициент сопротивления золота |
4 |
Константан (сплав Ni-Cu + Mn) температурный коэффициент сопротивления константина |
0,05 |
Латунь температурный коэффициент сопротивления латуни |
0,1-0,4 |
Магний температурный коэффициент сопротивления магния |
3,9 |
Манганин (сплав меди марганца и никеля — приборный) температурный коэффициент сопротивления манганин |
0,01 |
Марганец температурный коэффициент сопротивления марганца |
0,02 |
Медь температурный коэффициент сопротивления меди |
4,3 |
Нейзильбер температурный коэффициент сопротивления нейзильбера |
0,25 |
Никелин (сплав меди и никеля) температурный коэффициент сопротивления никелина |
0,1 |
Никель температурный коэффициент сопротивления никеля |
6,5 |
Нихром (сплав никеля хрома железы и марганца) температурный коэффициент сопротивления нихрома |
0,1 |
Олово температурный коэффициент сопротивления олова |
4,4 |
Платина температурный коэффициент сопротивления платины |
3,9 |
Ртуть температурный коэффициент сопротивления ртути |
1 |
Свинец температурный коэффициент сопротивления свинца |
3,7 |
Серебро температурный коэффициент сопротивления серебра |
4,1 |
Сталь температурный коэффициент сопротивления стали |
1-4 |
Фехраль (Cr (12—15 %); Al (3,5—5,5 %); Si (1 %); Mn (0,7 %); + Fe) температурный коэффициент сопротивления фехраля |
0,1 |
Цинк температурный коэффициент сопротивления цинка |
4,2 |
Чугун температурный коэффициент сопротивления чугуна |
1 |
Просмотров страницы: 12877
Сопротивление является одним из основных объектов, описанных в гидродинамике, который используется для объяснения движения твердого тела и жидкости. Сила сопротивления рассматривается как противодействующая сила в воздушной среде, пропорциональная движению тела над жидкостью.
Коэффициент сопротивления — это безразмерная величина, определяющая сопротивление, оказываемое объекту в жидкой среде, такой как воздух и вода. Коэффициент аэродинамического сопротивления зависит от формы, угла наклона и скорости потока в аэродинамике. Включая все эти условия, давайте узнаем, как рассчитать коэффициент сопротивления через этот пост.
Как рассчитать коэффициент сопротивления без учета силы сопротивления?
Коэффициенты сопротивления обычно описываются с использованием силы сопротивления. Коэффициенты сопротивления всегда зависят от площади поверхности и плотность жидкости, над которой находится объект двигается. Предположим, мы не знаем о силе сопротивления, действующей на объект, тогда как рассчитать коэффициент сопротивления?
предполагать тело движется в воздухе; на него действует сила, противодействующая движению тела. Поскольку тело находится в движении, оно имеет определенную скорость. Мы можем рассчитать коэффициент сопротивления, используя законы движения Ньютона, не используя силу сопротивления, используя конечную скорость.
Суммарная сила, действующая на тело над жидкостью, определяется выражением
F=мг–FD
Где FD сила сопротивления;
от Второй закон движения Ньютона, результирующая сила равна F = ma
Следовательно, сила сопротивления может быть приравнена к чистой силе как
ма=мг–FD
Но ма=0; поэтому FD= мг
Предположим, что тело имеет плотность ρ, площадь поперечного сечения A и скорость тела v. Сила сопротивления, противодействующая движению, определяется как
FD=1/2 ρ СDV2A
Где FD сила сопротивления, CD это коэффициент лобового сопротивления.
Но сила сопротивления равна весу тела в жидкости. Следовательно, приведенное выше уравнение можно изменить как
мг= 1/2 ρ СDV2A
Переставляя члены, мы получаем коэффициент лобового сопротивления как
CD= 2мг/ρv2A
Как рассчитать коэффициент аэродинамического сопротивления цилиндра?
Силу сопротивления цилиндра можно определить, разложив площадь цилиндра.
Рассмотрим цилиндрическое тело, плавающее в жидкости. Тело испытывает некоторое сопротивление, которое возражает против движения цилиндра.
Коэффициент лобового сопротивления обычно определяется по формуле
CD = 2FD/ ρв2A
Где; ρ — плотность цилиндра, FD — сила сопротивления, v — скорость цилиндра, движущегося в жидкости, A — площадь цилиндра.
Площадь цилиндра определяется выражением
А=2πр+2πр2
А=2πr(ч+г)
Подставив значение площади цилиндра в приведенное выше уравнение коэффициента лобового сопротивления, получим
CD= 2FD/ ρв2A(2 πr(h+r))
CD= ρv2(πr(ч+r)
Как рассчитать коэффициент сопротивления шара?
Коэффициент сопротивления сферы включает в себя тот же процесс, что и коэффициент сопротивления цилиндра. Вычислив площадь сферы, можно найти сферу с коэффициентом лобового сопротивления как
Площадь сферы определяется уравнением
А = 4πr2
Коэффициент аэродинамического сопротивления определяется выражением
CD= 2FD/ρv2A
Подставляя площадь сферы в приведенное выше уравнение, мы получаем
CD= 2FD/ρv2(4 πr2)
CD= ФD/ρv2(2πr2)
CD= ФD/2ρv2(πr2)
Как рассчитать коэффициент аэродинамического сопротивления парашюта?
Сила сопротивления в парашюте действует противоположно сила гравитации; следовательно, парашютист замедляется при падении с парашюта.
Когда парашютист ныряет с парашютом, его скорость определяется гравитационным притяжением. При раскрытии парашюта будет увеличиваться площадь поверхности, а значит будет больше воздуха и скорость автоматически замедляется из-за сопротивление воздуха.
Сначала рассмотрите свободное падение парашюта; скорость водолаза считается a=-g, так как из-за сопротивления воздуха парашют медленно движется вверх. Но результирующая сила действует вниз, что намного больше, чем сила сопротивления.
Величина сила сопротивления из-за конечной скорости дан кем-то
|FD|=СD v
Где компакт-диск коэффициент трения, v — конечная скорость.
Суммарная действующая сила определяется выражением
∑F=FD–мг=0
FD= мг
CD vтерминал = мг
CD=мг/об.терминал
Как рассчитать коэффициент лобового сопротивления в cfd?
Для точной оценки коэффициента сопротивления широко используется вычислительная гидродинамика (CFD). Существует различное программное обеспечение, которое поможет вам рассчитать коэффициент аэродинамического сопротивления, используя предоставленные вам данные.
Тяжелые объекты, такие как транспортные средства, проектируются с помощью аэродинамики с использованием анализа CFD. Пример коэффициент трения Расчет с использованием моделирования Autodesk показан ниже:
Для получения точных результатов следуйте приведенным ниже методам.
- Для расчета необходимо использовать большую воздушную область, чтобы избежать искусственного ускорения из-за воздуха.
- Необходимо создать мелкую сетку объекта.
- Запустите расчет для нескольких итераций, чтобы получить точный результат.
- Всегда используйте площадь поперечного сечения объекта, которая уже определена.
Когда вы открываете программное обеспечение, необходимо выполнить следующие шаги
- Выберите соответствующий инструмент стены
- Внешняя поверхность объекта должна быть выбрана
- Появится флажок, затем выберите Ньютон и нажмите «Рассчитать для вывода».
- Выберите «всего FX»; направление движения объекта, то поставить формулу.
CD=2FD/ρv2A
Как рассчитать коэффициент лобового сопротивления по числу Рейнольдса?
Течение объекта в жидкости, тормозящее сопротивление, рассчитывается по эмпирической формуле с использованием числа Рейнольдса.
Число Рейнольдса для объекта плотности D и площадь поперечного сечения влияют на коэффициент лобового сопротивления. Коэффициент аэродинамического сопротивления уменьшается по мере Число Рейнольдса увеличивается.
Число Рейнольдса определяется как
Re={ρvD/µ}
Где ρ — плотность объекта, D — диаметр, μ — вязкость, v — скорость.
Стокс дал формулу для силы сопротивления как функции некоторого постоянного числа как
FD=6πμRv
Для большего значения Re, CD уменьшается по мере того, как скорость изменяется в терминах квадратного значения.
Сила сопротивления может быть записана как
FD=ΔpAw=1/2 СdAf{vмк/л2}ReL2
Гдеw влажная площадь, Аf является передней области.
Переставляя члены, мы получаем коэффициент аэродинамического сопротивления как функцию безразмерного числа, называемого числом Бежана, как отношение Aw и аf as
CD = 2 {Аw/Af}{Be/ReL2)
Где Be={Δpl^2/µD}, называемое числом Бежана
Как найти нулевой коэффициент подъемной силы?
Безразмерный параметр, характеризующий силу сопротивления при нулевой подъемной силе самолета с учетом его размеров, скорости и высоты, называется коэффициентом сопротивления при нулевой подъемной силе.
Как правило, коэффициент сопротивления при нулевой подъемной силе отражает паразитное сопротивление, описывающее обтекаемость самолета.
Математически коэффициент сопротивления при нулевой подъемной силе определяется как
CD, 0 = CD-СD, I
CD — коэффициент лобового сопротивления, а CД, я — коэффициент индуктивного сопротивления.
Полное сопротивление находится по формуле.
CD={550ηP/(1/2)ρ0Σс (1.47 В)3
Где η — КПД тяги, а P — мощность двигателя, ρ0 — плотность воздуха на уровне моря, σ — плотность атмосферы, s — площадь крыла, v — скорость.
Упрощая вышеприведенное уравнение, получаем
CD= 1.456 * 105(η P/Σsv3)
Индуцированное сопротивление определяется выражением
CD,i= {СL2/ π ARɛ}
Где CL — коэффициент подъемной силы, AR — удлинение, ε — эффективность.
Подставляя значение коэффициента подъемной силы
CD,i={4.822*104/ARɛΣ2v4}
Подставляя и вычисляя, получаем коэффициент сопротивления при нулевой подъемной силе
Как найти минимальный коэффициент лобового сопротивления?
Симметричный обтекаемый аэродинамический профиль обеспечивает минимальный коэффициент лобового сопротивления.
Минимальное сопротивление можно определить как
CD=CD0+кСL2
Где CD0 сопротивление профиля и CL — подъемное сопротивление, а k — коэффициент подъемной силы.
Для минимального коэффициента лобового сопротивления
dCDdCL=0
Учитывая, что самолет находится в прямолинейном и горизонтальном полете, минимальное сопротивление должно иметь максимальное аэродинамическое качество, т. е.
{d2CL/Округ КолумбияD2}<0
Разделив первое уравнение на CL,
Мы получаем
CLCD=CD/CL+кСL
Решенные проблемы
Найдите коэффициент лобового сопротивления лодки, плавающей на воде плотностью 1.2 кг/м.3 а площадь поперечного сечения 7м2 и движется со скоростью 23 м/с и массой лодки 66 кг.
Решение:
Дано – плотность ρ=1.2 кг/м3
Площадь поперечного сечения A=7м2
Масса лодки m=66кг.
Скорость лодки v=23м/с
Ускорение свободного падения g = 9.8 м/с.2
Коэффициент лобового сопротивления определяется выражением
CD={2мг/ρv2A}
CD={2(66*9.8)}{1.2*232*7}
CD={1293.6/4443.6}
CD= 0.291
В жидкости движется тело, площадь увлажнения которого равна 3 м, а площадь фронта 33 м. Число Рейнольдса длины пути равно 0.19, а число Бежана — 0.96. Вычислите коэффициент сопротивления данного тела.
Решение:
Коэффициент аэродинамического сопротивления CD для заданного числа Рейнольдса определяется выражением
CD= 2 {Аw/Af}{Be/ReL2}
CD=2{3/36}{0.96/0.192}
CD= 4.43.
Сферический предмет радиусом 2 м брошен в воздух, сила сопротивления которого равна 123 Н, а плотность равна 1.34 кг/м.3, а скорость объекта в воздухе 34 м/с. Как рассчитать коэффициент аэродинамического сопротивления по предоставленным данным?
Решение:
Дано – радиус объекта r=2м
Сила сопротивления, действующая на объект FD= 123N
Скорость объекта v=34 м/с
Плотность ρ=1.34 кг/м3
Площадь сферы A=4πr2
A = 50.24 м2
Коэффициент аэродинамического сопротивления определяется выражением
CD={2FD/ ρ v2A}
CD={2(123)/1.34*342*50.24}
CD= 3.16 × 10-3