항력 계수

항력 계수

抗力係數, drag coefficient, Wiederstandszahl

유체 속을 움직이는 물체가 유체에서 받는 항력을 나타내는 계수

 

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물체가 유체 속을 일정한 상대 속도를 갖고 운동할 때 물체의 진행 방향에 대해 작용하는 힘을 항력

항력과 수직 방향에 작용하는 힘을 양력(揚力)

 

I. Newton에 따르면 항력을 R[kg], 유체의 밀도를 ρ[kg/m3], 상대 속도를 u[m/sec], 물체의 진행 방향에서 본 투영 면적을 A[m2], 단위 환산 계수를 gc [kgㆍm/kgㆍsec2]라 할 때

인 관계가 성립하고, 이 C인 계수를 항력 계수라 한다.

 

환산계수*항력=1/2*항력계수*유체밀도*상대속도^2*투영면적,  kg* m/(sec^2) =  항력계수*kg*m/(sec^2)

물체 주위의 흐름 상태에서 정한 무차원수이다. 특히 입자가 구형이고 고점성도의 정지 유체 속을 느린 속도로 운동하는 경우에는 입자 지름을 d[m], 점성도를 μ[kg/mㆍsec]라 하면, 항력(kg)은 3πdμu/gc가 되고, 스토크스의 법칙이 적용되며, 항력 계수는 24μ/dup가 된다.

 레이놀즈수가 1 이하의 층흐름역에서는 이 관계가 들어맞는다. 입자 주위의 흐름이 완전히 흩트러진 레이놀즈수가 500~200000의 범위에서는 항력 계수는 거의 0.44가 되며, 레이놀즈수가 1~500인 중간 영역에서는 알렌의 법칙에 따라 값을 취한다.

일반적으로 입자가 구형이 아닌 경우에도 항력 계수는 레이놀즈수의 함수로 다룰 수 있다.

가령 그림은 구, 원통, 원판에 대한 항력 계수와 레이놀즈수와의 관계이다.

이상과 아주 똑같이 양력 계수도 정의되고 취급할 수 있다.

 

 

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