항력 계수

3. 코시 운동량 방정식

코시 운동량 방정식의 무차원 형태에서, 표면 항력 계수 또는 '''피부 마찰 계수'''는 횡단 면적(항력에 수직인 면적, 따라서 계수는 국소적으로 정의됨)을 참조하며, 다음과 같이 정의된다.

:$$c\_\backslash mathrm\; d\; =\; \backslash frac\{\backslash tau\}\{q\}\; =\; \backslash frac\{2\backslash tau\}\{\backslash rho\; u^2\}$$

여기서:

• $\backslash tau$는 국소적인 전단 응력이며, 이는 정의상 국소 유동 속도 방향의 응력 성분이다.^[11]
• $q$는 유체의 국소 동압이다.
• $\backslash rho$는 유체의 국소 질량 밀도이다.^[12]
• $u$는 유체의 국소 유동 속도이다.

4. 배경

항력 계수($C\_d$)는 항력을 유체의 밀도, 유속의 제곱, 물체의 기준 면적으로 나눈 값으로 정의된다.

:$C\_\{d\}=\; \backslash frac\{\backslash mathrm\{2F\_\{d\}\}\}\{\backslash mathrm\{\backslash rho\}\; U^2A\}$

• $F\_\{d\}$는 항력, $\backslash rho$는 유체 밀도, $U$는 유속, $A$는 기준 면적이다.

4. 1. 레이놀즈 수와 항력 계수

5. 둔한 물체와 유선형 물체

6. 항력 계수 예시

일반적으로 c는 주어진 물체 형상에 대해 절대적인 상수 값은 아니다. 공기 흐름 속도(또는 더 일반적으로 레이놀즈 수 Re^영어)에 따라 달라진다. 예를 들어 매끄러운 구의 경우 층류에서는 높은 값에서 난류에서는 0.47까지 c 값이 변화한다. 항력 계수는 Re^영어이 증가함에 따라 감소하지만, 항력은 증가한다.

앞서 언급했듯이 항공기는 c를 계산할 때 날개 면적을 기준 면적으로 사용하지만, 자동차(및 다른 많은 물체)는 투영된 정면 면적을 사용한다. 따라서 이 두 종류의 차량 간에는 계수를 직접 비교할 수 '''없다'''. 항공우주 산업에서는 항력 계수를 때때로 1 항력 계수 = 0.0001 c로 표현되는 항력 단위로 표현하기도 한다.^[21]

참조

_[1] 서적 Explosion Hazards and Evaluation, Volume 5 https://www.elsevier[...] Elsevier Science 1983
_[2] 서적 Dynamic response of pipe rack steel structures to explosion loads http://publications.[...] CHALMERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 2014
_[3] 서적 Aerodynamics, Aeronautics, and Flight Mechanics John Wiley & Sons, Inc. 1979
_[4] 서적 Aerodynamics Wiley 1975
_[5] 문서 "Abbott, Ira H., and Von Doenhoff, Albert E.: ''Theory of Wing Sections''. Sections 1.2 and 1.3"
_[6] 웹사이트 Modern Drag Equation http://wright.nasa.g[...] Wright.nasa.gov 2010-03-25
_[7] 문서 "Clancy, L. J.: ''Aerodynamics''. Section 11.17"
_[8] 서적 Fluid-Dynamic Drag : Practical Information on Aerodynamic Drag and Hydrodynamic Resistance https://archive.org/[...] 1965
_[9] 문서 See [[lift force]] and [[vortex induced vibration]] for a possible force components transverse to the flow direction
_[10] 문서 Note that for the [[Earth's atmosphere]], the air density can be found using the [[barometric formula]]. Air is 1.293 kg/m³ at {{convert|0|°C}} and 1 [[atmosphere (unit)|atmosphere]].
_[11] 문서 See [[lift force]] and [[vortex induced vibration]] for a possible force components transverse to the flow direction
_[12] 문서 Note that for the [[Earth's atmosphere]], the air density can be found using the [[barometric formula]]. Air is 1.293 kg/m³ at {{convert|0|°C}} and 1 [[atmosphere (unit)|atmosphere]].
_[13] 문서 "Clancy, L. J.: ''Aerodynamics''. Sections 4.15 and 5.4"
_[14] 문서 "Clancy, L. J.: ''Aerodynamics''. Section 4.17"
_[15] 문서 Clift R., Grace J. R., Weber M. E.: ''Bubbles, drops, and particles''. Academic Press NY (1978).
_[16] 간행물 Briens C. L.: ''Powder Technology''. 67, 1991, 87-91.
_[17] 간행물 Haider A., Levenspiel O.: ''Powder Technology''. 58, 1989, 63-70.
_[18] 웹사이트 Shapes https://web.archive.[...]
_[19] 웹사이트 Drag Coefficient http://www.engineeri[...] Engineeringtoolbox.com 2010-12-07
_[20] 웹사이트 Shape Effects on Drag http://www.grc.nasa.[...] NASA 2013-03-11
_[21] 논문 Basha, W. A. and Ghaly, W. S., "Drag Prediction in Transitional Flow over Airfoils," Journal of Aircraft, Vol. 44, 2007, p. 824–32.
_[22] 웹사이트 Ask Us – Drag Coefficient & Lifting Line Theory http://www.aerospace[...] Aerospaceweb.org 2004-07-11
_[23] 웹사이트 Boeing 787 Dreamliner : Analysis http://www.lissys.de[...] Lissys.demon.co.uk 2006-06-21
_[24] 웹사이트 Airbus A380 http://www.dept.aoe.[...] 2005-05-02