Strömungswiderstand

Strömungswiderstand bezeichnet die Kraft, die von einem Fluid auf einen Körper wirkt, der sich durch das Fluid bewegt oder an dem das Fluid vorbeiströmt. Die Richtung der Kraft ist gegen die Bewegungsrichtung des Körpers gerichtet. In der Praxis spricht man oft von Drag oder Widerstand.

Der Strömungswiderstand setzt sich aus mehreren Anteilen zusammen. Der Form- oder Druckwiderstand entsteht durch Druckunterschiede um den Körper, die durch dessen Form verursacht werden. Der Reibungswiderstand resultiert aus der viskosen Reibung der Fluidteilchen an der Oberflächen des Körpers (Skin Friction). Bei Flügeln oder anderen Flächen kommt ergänzend der induzierte Widerstand hinzu, der durch erzeugten Auftrieb und die daraus resultierenden Wirbelströme entsteht. In vielen Anwendungen wird der Gesamtwiderstand durch den Widerstandskoeffizienten Cd und die Referenzfläche A beschrieben: Fd = ½ ρ v² Cd A, wobei ρ die Dichte des Fluids, v die relative Geschwindigkeit und Cd die Form- sowie Strömungsabhängigkeit zusammenfasst.

Das Strömungsverhalten hängt stark von der Reynolds-Zahl ab. Bei niedrigen Reynolds-Zahlen dominiert der Reibungswiderstand; bei hohen Reynolds-Zahlen wird der Formwiderstand dominanter. In der Praxis beeinflussen Formgebung, Oberflächenrauheit, Material und Oberflächenglätte den Strömungswiderstand. In der Technik wird häufig versucht, den Widerstand durch glatte, stromlinienförmige Geometrien, Laminarisierung der Strömung oder Oberflächenveredelung zu reduzieren. In der strömungsmechanischen Rohrleitungstechnik beschreibt der hydraulische Widerstand zusätzlich Druckverluste gemäß entsprechenden Gleichungen.