Vastuskertoimen määrittäminen

Abstract

Tämän insinöörityön tarkoituksena oli luoda katsaus virtauksessa olevaan kappaleeseen kohdistuvan vastusvoiman vastuskertoimen määrittämiseen. Vastusvoiman suuruus riippuu kappaleen pinta-alasta, dynaamisesta paineesta ja vastuskertoimesta. Vastuskerroin riippuu virtauksen luonteesta, kappaleen pinnankarheudesta ja kappaleen muodosta.

Insinöörityön teoriaosuudessa perehdyttiin pääasiassa Frank M. Whiten ja Yunus A. Çengelin teoksiin vastuskertoimen teoriasta, kooten niistä yhtenäinen suomenkielinen tiivistelmä. Mittausosuus aloitettiin kappaleiden muotojen valinnalla. Kappaleiden muodoiksi valittiin levystä valmistettu ympyrä, tasasivuinen kolmio ja neliö. Tutkittavat kappaleet valmistettiin kahdessa eri paksuudessa ja kolmessa eri leveydessä. Tuulitunnelimittauksissa mitattiin vastusvoiman suuruutta, josta ratkaistiin vastuskertoimen suuruus.

Tulosten vertailuosuudessa verrattiin kirjallisuudesta löytyviä vastuskertoimen arvoja mitattuihin arvoihin.

Tutkimuksissa mitattujen vastusvoimien arvojen perusteella laskettujen vastuskertoimien arvot poikkesivat kirjallisuuden vastaavista arvoista maksimissaan 7,8 %, kun eri kirjallisuuslähteistä löytyvät arvot poikkeavat noin 7 % verran toisistaan.

The purpose of this thesis was to create an overview to the quantification of the drag coefficient and drag force of an object in the flow. The magnitude of the drag force depends on the area of an object, the dynamic pressure and the drag coefficient. The drag coefficient depends on the type of the flow, the surface roughness and the shape of an object.

The theory part of the thesis summarizes the determination of the drag coefficient from literature mainly written by Frank M. White and Yunus A. Çengel.

The examinational part began by selecting the objects shapes. The selected shapes are flat circle, square and equilateral triangle. The objects were manufactured in two thicknesses and three sizes. The wind tunnel tests measured the drag force quantity from which the magnitude of the drag coefficient was solved.

The result part compares the measured values of the drag coefficient to the values from the literature.

The measured values of the drag coefficient differ from the values of the literature at a maximum of 7.8 %. The values in White’s and Çengel’s books differ 7 % from each other.