Drag Force   항력

(2022-10-19)

항력 계수


1. 항력 (Drag Force)유체가 유동 방향으로 물체에 가하는 

  ㅇ 항력 방향
     - 정지 유체인 경우에는, 물체 면에 수직 방향인 압력 만이 작용
     - 유동 유체인 경우에는, 유체 점성에 의해 물체 접선방향으로 전단력이 추가로 작용
     - 결국, 압력전단력이 합쳐진 합력의 성분이,
        . 유동 방향과 나란한 성분  =>  항력
        . 유동 방향에 수직한 성분  =>  양력

  ㅇ 항력 발생
     - 유체고체의 경계면, 서로 속도가 다른 유체들 사이

  ㅇ 항력 응용
     - 항력의 이용  :  낙하산, 파도타기, 꽃가루의 장거리 이동 등
     - 항력의 회피  :  자동차,비행기 등 이동체, 바람에 대한 구조물 등

  ㅇ (물체와 유체 간의 유동 현상은 서로 달라 보이나, 상대운동 관점에서는 동일 함)
     - 물체가 유체 내 일정 속도로 이동할 때 : 저항력을 받음
     - 정지 물체 주위로 일정 속도유체 흐름 있을 때 : 유체가 물체에 을 가함

     * 통상, 물체에 좌표축을 고정시키고 해석함 (외부 유동, External Flow)

  ※ 한편, 비행 관련 4가지   :  양력, 중력, 추력, 항력                ☞ 항공우주 용어 참조


2. 항력에 대한 경험식

  ㅇ 항력은, 유체 밀도,상대속도,크기,형상 등과 관련됨
      
[# F_D = \frac{1}{2} ρ v^2 C_D A #]
- {#F_D#} : 항력 [N] - {#ρ#} : 유체 밀도 [㎏/㎥] - {#v#} : 유체,고체상대 속도 [m/s] - {#C_D#} : 항력 계수 [무 차원] - {#A#} : 상대 속도에 수직한 단면적 [㎡] ㅇ 때론, 더 단순하게 항력이 속도에 단순 비례한다고 가정하기도 함
[# F_D = γ v #]
- {#γ#} : 항력 계수 [㎏/s] . 주로, 실험적으로 얻어짐



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