Widerstandskoeffizient

Widerstandskoeffizient, auch Widerstandsbeiwert genannt, ist eine dimensionslose Kennzahl in der Strömungsmechanik, die den Widerstand beschreibt, den ein Körper gegenüber einem durchströmten Medium erfährt. Er fasst die auf den Körper wirkende Drag-Kraft in eine einfache Relation mit dem dynamischen Druck und einer Referenzfläche ein. Typischer mathematischer Ausdruck lautet Cd = Fd / (0,5 · ρ · v^2 · A), wobei Fd der Widerstand, ρ die Dichte des Mediums, v die relative Strömgeschwindigkeit und A die Referenzfläche ist. Diese Fläche entspricht in der Praxis oft der projizierten Vorderfläche des Körpers.

Der Widerstandskoeffizient hängt stark von der Reynoldszahl, der Form, Oberflächenrauheit und dem Strömungszustand ab. In der Aerodynamik spielt zusätzlich die Machzahl eine Rolle bei kompressiblen Strömungen. Je nach Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit variiert Cd erheblich: schlanke, stromlinienförmige Formen weisen typischerweise niedrigere Cd-Werte auf als flache oder kantige Geometrien. Cd ist damit eine zentrale Größe beim Vergleich von Bauteilgeometrien und bei der Optimierung des Strömungsverhaltens.

Anwendung finden Widerstandskoeffizienten in vielen Bereichen, etwa in der Luft- und Raumfahrt, der Fahrzeugtechnik, dem Schiffbau und der Energietechnik. Sie dienen der Abschätzung von Drag-Kräften in Berechnungen, der Bewertung von Designs und der Durchführung von Optimierungsprozessen. Cd-Werte können experimentell in Wind- oder Wasserkanälen gemessen oder durch numerische Strömungssimulationen (CFD) bestimmt werden.