Коэффициент сопротивления формы — это… Что такое Коэффициент сопротивления формы?

Коэффицие́нт сопротивле́ния фо́рмы, КСФ (англ. drag coefficient) — безразмерная величина, определяющая реакцию среды на движение в ней тела (или тела на движение в нём среды).

КСФ определяется экспериментально в аэро- и гидродинамических трубах или расчётно, путём моделирования.

Формулы

При эмпирическом получении КСФ вычисляется по формуле:

c_f = 2 F / (ρ v² S),

где

c_f — безразмерный коэффициент сопротивления формы,

F — экспериментально полученная сила, Ньютон,

ρ — плотность среды, кг/м³,

v — скорость потока (или тела в потоке), м/с,

S — характерная площадь перпендикулярно потоку, м², или же, для продолговатых тел, S принимается как функция от объема тела, тогда S = V^2/3.

Знание коэффициента для некоторой формы позволяет достаточно точно вычислять (при сходых условиях течения) силу сопротивления динамическому напору среды тел любого размера такой же, пропорционально, геометрии, для различных скоростей. Формальная зависимость работает примерно до 0,8-0,9 скорости звука в рассматриваемой среде, но ещё точнее — в интервале скоростей, близком к эксперименту. Нередко строят табличные зависимости от скорости, особенно для динамически крутых участков, например, для околозвукового диапазона скоростей.

Коэффициент не учитывает поверхностные эффекты и должен определяться на образце со сходным или идентичным оригиналу свойством поверхности.

При имеющемся коэффициенте силу сопротивления получают по обратным формулам,

F = 0,5 c_f

ρ v² S,

для неудлинённых, и

F = 0,5 c_f ρ v² V^2/3,

для продолговатых относительно движения тел.

Формулами следует крайне аккуратно пользоваться для тел и проходных сечений очень малых размеров, равно как и для сред с большими значениями вязкости, так как в малых масштабах и при больших вязкостях велико влияние приповерхностных эффектов.

Примеры КСФ для некоторых форм

форма	cf
Сфера	0,47
Конус 2:1 (острием к потоку)	0,50
Куб (поверхностью к потоку)	1,05
Цилиндр (длина равна двум диаметрам, торцом к потоку)	0,82
Вытянутое каплевидное тело	0,04

Гидравлические потери — Википедия

Гидравлические потери или гидравлическое сопротивление — безвозвратные потери удельной энергии (переход её в теплоту) на участках гидравлических систем (систем гидропривода, трубопроводах, другом гидрооборудовании), обусловленные наличием вязкого трения^[1][2]. Хотя потеря полной энергии — существенно положительная величина, разность полных энергий на концах участка течения может быть и отрицательной (например, при эжекционном эффекте).

Гидравлические потери принято разделять на два вида:

• местные гидравлические потери  — обусловлены т. н. местными гидравлическими сопротивлениями — изменениями формы и размера канала, деформирующими поток. Примером местных потерь могут служить: внезапное расширение трубы, внезапное сужение трубы, поворот, клапан и т. п.

Гидравлические потери выражают либо в потерях напора Δh{\displaystyle \Delta h} в линейных единицах столба среды, либо в единицах давления ΔP{\displaystyle \Delta P}: Δh=ΔPρg{\displaystyle \Delta h={\Delta P \over \rho g}}, где ρ{\displaystyle \rho } — плотность среды, g — ускорение свободного падения.

Во многих случаях приближённо можно считать, что потери энергии при протекании жидкости^[3] через элемент гидравлической системы пропорциональны квадрату скорости жидкости

[2]. По этой причине удобно бывает характеризовать сопротивление безразмерной величиной ζ^[4], которая называется коэффициент потерь или коэффициент местного сопротивления и такова, что

Δp=ζρw22, Δh=ζw22g.{\displaystyle \Delta p=\zeta {\rho w^{2} \over 2}{\mbox{, }}\Delta h=\zeta {w^{2} \over 2g}{\mbox{.}}}

То есть в предположении, что скорость w по всему сечению потока одинакова, ζ=Δp/e_торм, где e_торм = ρw²/2 — энергия торможения единицы объёма потока относительно канала. Реально в потоке скорость жидкости не равномерна, в справочной литературе в данных формулах принимается среднерасходная скорость w=Q/F, где Q — объёмный расход, F — площадь сечения, для которого рассчитывается скорость^[1]. Таким образом, средняя энергия торможения потока обычно несколько больше ρw²/2, см. Среднее квадратическое.

Для линейных потерь обычно пользуются коэффициентом потерь на трение по длине (также коэффициент Дарси) λ, фигурирующего в формуле Дарси — Вейсбаха^[2]

Δh=λLd⋅w22g{\displaystyle \Delta h=\lambda {\frac {L}{d}}\cdot {w^{2} \over 2g}},

где L — длина элемента, d — характерный размер сечения (для круглых труб это диаметр). Иначе в единицах давления

Δp=λLd⋅ρw22{\displaystyle \Delta p=\lambda {\frac {L}{d}}\cdot {\rho w^{2} \over 2}};

таким образом, для линейного элемента относительной длины L/d коэффициент сопротивления трения ζ_тр=λL/d.

Влияние режима течения в трубах на гидравлические потери[править | править код]

Поскольку при турбулентном режиме течения происходит расход энергии потока на преодоление вязкости при турбулентных колебаниях, гидравлические потери при ламинарном режиме течения жидкости значительно меньше, чем при турбулентном. Так, например, если бы в системах водоснабжения и отопления при существующих скоростях движения жидкостей возможно было бы поддерживать ламинарный режим течения, то напор насосов можно было бы уменьшить в 5—10 раз^{[источник не указан 2800 дней]}. Изменение режима течения с ламинарного на турбулентный вызывает скачкообразное увеличение сопротивления (при некоторых скоростях, т.е. в некотором диапазоне чисел Рейнольдса, ламинарное течение неустойчиво, но в определённых условиях может существовать). В то же время коэффициент гидравлического сопротивления при ламинарном режиме обычно получается больше, чем при турбулентном, поскольку для ламинарных режимов характерны более низкие скорости. При ламинарном режиме сопротивление примерно линейно зависит от скорости (соответственно, коэффициент примерно линейно падает, например, в круглых трубах λ=64Re{\displaystyle \lambda ={\frac {64}{\mathrm {Re} }}}). При турбулентном режиме в гидравлически гладких трубах (при небольших шероховатостях и небольших Re) зависимость имеет иной характер (для круглых труб λ=0,3164Re4.{\displaystyle \lambda ={\frac {0,3164}{\sqrt[{4}]{\mathrm {Re} }}}.}) и во всех практически реализуемых случаях лежит выше зависимости для ламинарного режима; при бо́льших числах Рейнольдса под влиянием шероховатости график λ претерпевает сложный изгиб, и начиная с некоторого критического значения при Re>Re_кр (область автомодельности) λ зависит только от шероховатости.

На преодоление гидравлических потерь в различных технических системах затрачивается работа таких устройств, как насосы, воздуходувки.

Для уменьшения гидравлических потерь рекомендуется в конструкциях гидрооборудования избегать применения деталей, способствующих резкому изменению направления потока — например, заменять внезапное расширение трубы постепенным расширением (диффузор), придавать телам, движущимся в жидкостях, обтекаемую форму и др. Даже в абсолютно гладких трубах имеются гидравлические потери^[2]; при ламинарном режиме шероховатость мало на них влияет, однако при обычных в технике турбулентных режимах её увеличение, как правило, вызывает рост гидродинамического сопротивления.

Иногда, напротив, требуется ввести гидравлическое сопротивление в поток. Для этого применяются дроссельные шайбы, редукционные установки, регулирующие клапаны. По измерению давления на некотором элементе, график коэффициента гидравлического сопротивления которого известен, можно узнать скорость потока в некоторых распространённых типах расходомеров.

1. ↑ ^{1 2} Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям/ Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.— М.: Машиностроение, 1992. — C. 10
2. ↑ ^{1 2 3 4} Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др.. — 2-е изд., перераб.. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 48—50, 84, 88.
3. ↑ В гидродинамике жидкостью называется любая текучая среда, как капельная жидкость, так и газ.
4. ↑ Также применяется обозначение ξ; буквы часто путают, иногда применяют для различения того, во входном или выходном сечении элемента измерялась скорость в формуле (для расширяющихся или сужающихся элементов).

Температурный коэффициент сопротивления

Определение и формула температурного коэффициента сопротивления

Сопротивление проводника (R) (удельное сопротивление) () зависит от температуры. Эту зависимость при незначительных изменениях температуры () представляют в виде функции:

   

где — удельное сопротивление проводника при температуре равной 0^oC; — температурный коэффициент сопротивления.

Величина служит характеристикой связи электросопротивления с температурой.

При температурах, принадлежащих диапазону , у большинства металлов рассматриваемый коэффициент остается постоянным. Для чистых металлов температурный коэффициент сопротивления часто принимают равным

Иногда говорят о среднем температурном коэффициенте сопротивления, определяя его как:

   

где — средняя величина температурного коэффициента в заданном интервале температур ().

Температурный коэффициент сопротивления для разных веществ

Большая часть металлов имеет температурный коэффициент сопротивления больше нуля. Это означает, что сопротивление металлов с ростом температуры возрастает. Это происходит как результат рассеяния электронов на кристаллической решетке, которая усиливает тепловые колебания.

При температурах близких к абсолютному нулю (-273^oС) сопротивление большого числа металлов резко падает до нуля. Говорят, что металлы переходят в сверхпроводящее состояние.

Полупроводники, не имеющие примесей, обладают отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. Их сопротивление при увеличении температуры уменьшается. Это происходит вследствие того, что увеличивается количество электронов, которые переходят в зону проводимости, значит, при этом увеличивается число дырок в единице объема полупроводника.

Растворы электролитов имеют . Сопротивление электролитов при увеличении температуры уменьшается. Это происходит потому, что рост количества свободных ионов в результате диссоциации молекул превышает увеличение рассеивания ионов в результате столкновений с молекулами растворителя. Надо сказать, что температурный коэффициент сопротивления для электролитов является постоянной величиной только в малом диапазоне температур.

Единицы измерения

Основной единицей измерения температурного коэффициента сопротивления в системе СИ является:

   

Примеры решения задач

коэффициент сопротивления — это… Что такое коэффициент сопротивления?



коэффициент сопротивления

Отношение модуля диссипативной силы к модулю обобщенной скорости механической системы с одной степенью свободы.

Политехнический терминологический толковый словарь. Составление: В. Бутаков, И. Фаградянц. 2014.

• коэффициент сопротивления трения
• коэффициент температуропроводности

Смотреть что такое «коэффициент сопротивления» в других словарях:

• коэффициент сопротивления ζ — Отношение потерянного давления к скоростному (динамическому) давлению в условленном (принятом) проходном сечении. [ГОСТ Р 52720 2007, статья 6.13] Источник: ГО …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• коэффициент сопротивления — сопротивление Взятое с противоположным знаком отношение диссипативной силы или момента к соответствующей обобщенной скорости для линейной системы (см. примечание к термину характеристика восстанавливающей силы (момента)). [ГОСТ 24346 80] Тематики …   Справочник технического переводчика

• КОЭФФИЦИЕНТ СОПРОТИВЛЕНИЯ — отношение тяглового усилия к массе перевозимой л. повозки с грузом. Зависит от кач ва дороги и устройства колес. При увеличении К. с. л, вынуждена развивать большее тяговое усилие для перевозки неизменяющегося груза. Для повозок на желез. ходу К …   Справочник по коневодству

• Коэффициент сопротивления — 102. Коэффициент сопротивления Сопротивление Взятое с противоположным знаком отношение диссипативной силы или момента к соответствующей обобщенной скорости для линейной системы (см. примечание к термину 94) Источник: ГОСТ 24346 80: Вибрация.… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• коэффициент сопротивления (ξ)

  — 6.13 коэффициент сопротивления (ξ) коэффициент гидравлического сопротивления Нр. Отношение потерянного давления к скоростному (динамическому) давлению в условленном (принятом) проходном сечении. Примечание Для запорной арматуры коэффициент… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• коэффициент сопротивления — damping coefficient Отношение модуля диссипативной силы к модулю обобщенной скорости механической системы с одной степенью свободы. Шифр IFToMM: Раздел: КОЛЕБАНИЯ В МЕХАНИЗМАХ …   Теория механизмов и машин

• коэффициент сопротивления парашюта — коэффициент сопротивления сп Отношение силы сопротивления парашюта к произведению площади парашюта на скоростной напор. [ГОСТ 21452—88] Тематики парашютные системы Синонимы коэффициент сопротивления …   Справочник технического переводчика

• коэффициент сопротивления качению колеса — f Условная количественная характеристика сопротивления качению колеса, равная отношению силы сопротивления качению колеса к его нормальной нагрузке: [ГОСТ 17697 72] Тематики автомобили, качение колеса Обобщающие термины характеристики… …   Справочник технического переводчика

• коэффициент сопротивления (в трубопроводной арматуре) — коэффициент сопротивления Отношение потерянного давления к скоростному (динамическому) давлению в условленном (принятом) проходном сечении. Примечание Для запорной арматуры коэффициент сопротивления указывается при полностью открытом положении… …   Справочник технического переводчика

• коэффициент сопротивления боковому уводу шины — коэффициент сопротивления уводу шины Ky Первая производная боковой силы колеса по углу бокового увода: [ГОСТ 17697 72] Тематики автомобили, качение колеса Обобщающие термины коэффициенты, характеризующие упругие свойства шины колеса …   Справочник технического переводчика

что показывает температурный коэффициент сопротивления? что показывает температурный коэффициент сопротивления?

Температу́рный коэффицие́нт электри́ческого сопротивле́ния — величина, равная относительному изменению электрического сопротивления участка электрической цепи или удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу. alpha = dR/Rdt Температурный коэффициент сопротивления характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в кельвинах в минус первой степени (K−1).

Показывает насколько меняется сопротивление при нагреве/охлаждении относительно некоторой константы

На какую часть первоначального сопротивления меняется сопротивление проводника при изменении его температуры на один градус.

физический смысл температурного коэффициента сопротивления

Физический смысл следующий. Во сколько раз изменится сопротивление при изменении температуры на 1 градус Кельвина. Например. Сопротивление образца при температуре T1=293К (20 гр. Цельсия) равно R1=1000 Ом. При нагревании до температуры T2=303К (30 гр. Цельсия) его сопротивление стало равным R2=980 Ом. То есть при изменении температуры на dT=10К сопротивление изменилось на dR=R2-R1=-20 Ом. Температурный коэффициент сопротивления находится по формуле a=1/R1*dT/dR или a=1/1000*10/(-20)=-0,5/1000=-0,0005 1/К Единица измерения температурного коэффициента — единица деленная на градус Кельвина (1/К) . Обратите внимание, что в примере температурный коэфф. сопротивления оказался отрицательным. Это означает, что сопротивление образца уменьшается с ростом температуры.

смысл — на сколько изменится сопротивление при изменении температуры на единицу

датчики всякие

Не вдаваясь в подробности.. . Эл. ток — это напрвленное движение электронов. Эл. сопротивление — это процесс ограничения этого движения (скорости) за счет различных столкновений (электрон-электрон, электрон — ион) . При увеличении температуры за счет увелич. хаотич. (теплового) движения частота таких столкновений, как правило, растет, т. е. спротивление увеличивается. Сам коэфф. введен для удобства расчетов сопротивления.

В формуле и вычислении ошибка!!! Правильно формула и вычисление выглядит так: a = dR/(R1*dT) = (-20)/(1000*10) = -0,002 1/К или ТКR = dR/(R1*dT)*100% = -0,2% на градус