Widerstand und Auftrieb

Widerstand und Auftrieb

Ein durch ein reales Fluid umströmter Körper erfährt aufgrund von Reibung und Druckverteilung im Unterschall bremsende Kräfte. Da der Staudruck
\begin{equation}
\frac{1}{2} \cdot \rho \cdot{v_{\infty}}^2
\end{equation}
die maßgebliche dynamische Größe bei der Umströmung darstellt, werden alle Widerstandskräfte darauf und auf die projizierte Fläche $$A_p$$ bezogen.

Der Widerstandsbeiwert $$c_W$$ (im Englischen „`drag coefficient“‚ mit der Bezeichnung $$c_D$$) hat für Körper in einer Strömung somit die folgenden Abhängigkeiten:

\begin{equation}
c_W = f(\mathrm{Körperform, Reynoldszahl~ }Re\mathrm{, Rauhigkeit~ }k_S\mathrm{, Machzahl~ }\mathit{Ma})~~.
\end{equation}

Nachdem wir Kompressibilitätseinflüsse in diesem Kapitel vernachlässigen wollen, ist die Körperform die entscheidende Komponente, zu welchem Anteil der Widerstandsbeiwert $$c_W$$ durch die Druck- bzw. Schubspannungen beeinflusst wird. In erster Näherung lässt sich sagen, dass der Widerstand gestreckter Körper primär durch Oberflächenreibung und gedrungener Körper durch den Formwiderstand dominiert wird.

Einige Beispiele zum Einfluss von Oberflächenreibung und Formwiderstand auf den Widerstand sind in der folgenden Tabelle Druck- und Schubspannungskomponente des Strömungswiderstands in Abhängigkeit der Körperform aufgezeigt.

Tabelle Druck- bzw Schubspannungskomponente des Strömungswiderstandes in Abhängigkeit der Körperform

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