weerstandcoëfficiënt

De weerstandcoëfficiënt, meestal aangeduid als Cd, is een dimensionless parameter die de weerstand (drag) beschrijft die een object ondervindt wanneer het door een vloeistof beweegt. In de dragvergelijking is Fd = 1/2 · ρ · v^2 · Cd · A, waarbij Fd de weerstandskracht is, ρ de vloeistofdichtheid, v de relatieve snelheid tussen object en vloeistof, A de referentie-oppervlakte (meestal de voorzijde- of frontale oppervlakte) en Cd de weerstandcoëfficiënt. Cd is dus een maat voor de efficiëntie van de vorm van het object in relatie tot de weerstand.

Cd is een dimensieloze grootheid die sterk afhankelijk is van de vorm, de oppervlakte-afwerking, de oriëntatie en de stromingsomstandigheden. Daarnaast hangt Cd af van het Reynoldsgetal Re = ρ v L/μ, dat de verhouding tussen inertiële en viskeuze krachten beschrijft. Bij veel objecten varieert Cd met Re omdat de stromingsgedeelten kunnen differentiëren tussen laminaire en turbulente toestanden en omdat stroomafbreking kan optreden.

Waarden van Cd zijn sterk afhankelijk van geometrie en conditie. Zo heeft een gladde bol in bepaalde Re-regimes Cd ≈ 0,47, gestroomlijnde vormen minder (ongeveer 0,05–0,2), en veel voertuigen hebben Cd-waarden tussen ongeveer 0,2 en 0,4. In praktijk worden Cd-waarden verkregen uit metingen in windtunnels of door computermodelleringsmethoden (CFD).

Toepassingen en belang: Cd wordt gebruikt bij het ontwerpen van voertuigen, vliegtuigen en sportuitrusting om de aerodynamische of hydrodynamische prestaties te evalueren en brandstofverbruik of krachtbehoefte te voorspellen. Omdat Cd afhankelijk is van veel variabelen, moet bij elke toepassing duidelijk de referentie-oppervlakte, de stromingscondities en de Re-waarde worden gespecificeerd.