Luftmodstand er den modstand, som den atmosfæriske luft yder mod en genstand, der bevæger sig. Den angives gerne som den kraft, FL, hvormed luften påvirker genstanden. Udregningen af kraften er et kompliceret aerodynamisk problem, men ved høje Reynolds-tal kan man angive den ved en simpel formel: FL = 1/2ρv2ACw . Her er ρ luftens densitet, v genstandens fart, og A dens største tværsnitsareal vinkelret på bevægelsesretningen, mens Cw er en dimensionsløs koefficient, der kun afhænger af genstandens form. Jo større Cw er, jo større er luftmodstanden. For en pladeformet genstand er Cw = 1,25, mens en moderne bil typisk har Cw = 0,3.
luftmodstand
Luftmodstand. Luftmodstandskoefficienten Cw for forskellige legemer som funktion af forholdet mellem deres længde a og højde b i strømningsretningen. Strømningen er fra venstre mod højre med et Reynolds-tal på omkring 100.000. Koefficienten afhænger stærkt af legemernes form og orientering i forhold til strømningen. Fx er luftmodstanden for en halvkugle, hvor den runde side vender frem, kun ca. 13 af, hvad den er, hvis den flade side vender frem. Luftmodstandskoefficienten bestemmes normalt ved brug af computermodeller eller vindtunnelforsøg. Ill. fra J.F. Douglas mfl., Fluid Mechanics, Longman Scientific and Technical, 1995.
Luftmodstand for biler
Luftmodstanden vokser med kvadratet på hastigheden, og den effekt, en bilmotor skal yde for at overvinde luftmodstanden, vokser endnu hurtigere, nemlig med hastigheden i tredje. Allerede ved beskedne hastigheder er luftmodstanden derfor af afgørende betydning for bilers brændselsøkonomi.
I mellemkrigstiden blev der forsket i at udvikle optimale karosseriformer, og teknikere som P. Jaray, W. Kamm og E. Rumpler fremlagde en række resultater, bl.a. i form af prototyper. Det var dog først med energikrisen i 1973, at bilindustrien fik særlig interesse for luftmodstandens betydning for benzinforbruget. Siden da er lav luftmodstand blevet en betydningsfuld faktor i bilsalget.
Luftmodstand for fly
For en strømlinjeformet genstand som en vinge spiller den direkte gnidningsmodstand en stor rolle: Luften helt inde ved vingens overflade er i hvile i forhold til vingen og skal accelereres op til potentialstrømningens hastighed omkring flyvemaskinen, hvilket bevirker friktion i grænselaget.
Andre bidrag til luftmodstanden på et fly er den inducerede modstand, der opstår ved, at overtrykket under vingetipperne søger at udligne sig med undertrykket over tipperne. Herved opstår randhvirvler, som flyet slæber efter sig med modstand til følge. Interferensmodstand opstår, hvor luftstrømningen omkring vingen møder strømningen inde omkring kroppen, hvilket også kan forårsage hvirvler. Parasitmodstanden er den resterende del af luftmodstanden på flyvemaskinen, fx fra kroppen, haleflader og udvendige gevækster som antenner. Se også aerodynamik og flyvemaskine.
Kommentarer
Din kommentar publiceres her. Redaktionen svarer, når den kan.
Du skal være logget ind for at kommentere.