Vastuskertoimen

Vastuskerroin, englanniksi drag coefficient ja usein merkitty kirjaimella C_d, on dimensionless-luku, joka kuvaa kappaleen vastustusta liikkuvassa fluidissa. Sen avulla voidaan verrata erilaisten kappaleiden ilmavirrassa tai vesivirtauksessa aiheuttamaa vastusta ilman, että mitataan suoraan voimia. Vastuskerroin liittyy drag-voimaan F_d kaavalla F_d = 0.5 · ρ · v^2 · A · C_d, jossa ρ on fluidoon liittyvä tiheys, v on kappaleen liikuttama nopeus fluidin suhteen, A on referenssia-ala ja C_d on vastuskerroin.

Käytännössä vastuskertoimen arvo riippuu monista tekijöistä. Se riippuu Reynolds-numerosta (virtausolosuhteiden suurpiirteistä vaikutuksesta virtauksen suhteelliseen viskoosisuuteen), Mach-numerosta (nopeuksien suhde äänenspeediin), kappaleen muodosta, pinnan karheudesta sekä virtauksen laminaarisuudesta tai turbulenttisuudesta. Saman kappaleen vastuskerroin voi vaihdella suuresti olosuhteista riippuen.

Tyypillisiä arvoja antureille esimerkkeinä: pallon korkeilla Reynolds-numeroilla Cd on noin 0,47, pyöreän sylinterin Cd noin 1,0–1,2, ja suojellun auton muodolla Cd-arvot ovat tyypillisesti noin 0,25–0,35 riippuen suunnittelusta. Ulkoiset lineaaristen kappaleiden ja aerodynaamisten profiilien Cd-arvot voivat vaihdella suuresti, mutta ovat hyödyllisiä vertaamalla muotoja ja arvioita energiatehokkuudesta.

Mittaukset ja käytännön sovellukset tehdään pääosin tuulettimokuormaustesteissä, vesitunneleissa sekä laskennallisessa fluididynamiikassa (CFD). Vastuskertoimen tunteminen auttaa suunnittelussa, esimerkiksi autojen, lentokoneiden ja urheiluvälineiden aerodynamiikan optimoinnissa.