使用由于流体流动阻力系数来计算阻力过去一个沉浸固体

在土木工程水力学
使用由于流体流动阻力系数来计算阻力过去一个沉浸固体
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介绍

当流体过去一个实心物体,由此产生的空气阻力和水阻力造成阻力。这个阻力关注各种各样的应用程序,如风力在结构和空气或水的阻力运动车辆。本文包括阻力方程,简要讨论的参数方程,阻力系数值和一个例子例子阻力计算。

阻力方程

的一般方程的液体流动阻力过去一个沉浸固体:FD = CDρV2A (1/2)

地点:FD的阻力是磅,ρ是蛞蝓的流体密度/发生,

是参考区域定义为特定在ft2地位稳固。对于许多类型的浸对象,

汽车阻力

参考区域对象的额区正常流体流动的方向。

CD是阻力系数,无因次数,这取决于固体的形状,或许在流体的雷诺数。图中左侧显示了参数由于流过去一个水下物体阻力。在正确的图显示空气流和阻力是由于为一个移动的汽车空气阻力。

阻力系数值

阻力系数经验值给出了各种形状的对象在右边的图和表

阻力系数

在下面。注意,一个值给出了雷诺数的形状。阻力系数,一般来说,取决于雷诺数以及对象的形状。雷诺数的影响在某些情况下比其他更重要。雷诺数流过去一个水下物体的定义是Re = LVρ/μ

L是一个对象的特征维数英尺

V是fuid在英尺/秒的速度的方法

ρ是蛞蝓的流体密度/发生和μ的流体粘度lb-sec / ft2。

  • 对象——(CD)
  • 典型的自行车+自行车- (0.9)
  • 粗糙的球体(Re = 1000000) - (0.4)
  • 光滑的球体(Re = 1000000) - (0.1)
  • 湍流平行平板(Re = 1000000) - (0.005)
  • 层流平行平板(Re = 1000000) - (0.001)
  • 悍马H2 (2003) - (0.57)
  • 福特野马快速返回(1979)- (0.44)
  • 雪佛兰卡玛洛(1995)- (0.338)
  • 丰田普锐斯(2004 - 2009)- (0.26)
  • 子弹在亚音速- (0.295)
  • 人在直立位置- (1.0 - 1.3)
  • 流垂直于长平板- (1.98 - 2.0)
  • 滑雪(1.0 - 1.1)
  • 电线和电缆- (1.0 - 1.3)
  • 帝国大厦(1.3 - 1.5)
  • 埃菲尔铁塔(1.8 - 2.0)

计算例子

问题:由于空气阻力计算阻力3“直径的球在空中以每小时90英里的速度移动,50的空气温度和气压14.7 psi。

解决方案:在指定的条件下空气的密度可以计算使用理想气体定律:ρ= (MW) (P / RT) =(29)(14.7 /([345.23(50 + 459.67) = 0.002423蛞蝓/发生。(见文章:用理想气体定律发现空气的密度在不同压力和温度更多细节)。

速度需要转换成英尺/秒:V =(90英里/小时)(5280英尺/ mi) /(3600秒/小时)= 132英尺/秒。

额叶区域的范围是:A =ΠD2/4 =Π(3/12)ft2 2/4 = 0.04906。

阻力系数的值,CD,从上面的表格是0.4

最后,把值代入阻力方程:FD = CD(1/2)ρV2A = (0.4) (1/2) (0.002423) (1322) (0.04906) =0.414磅