【讨论】圆球和圆柱的阻力系数哪个大？

onesupeng

有个师弟问了个问题，于是抄在这里。相信可能会难倒一票人，包括自认为什么都懂的伪学者~

均匀来流中，圆球和圆柱助力系数，哪个大，为什么？

定义：
Fd=阻力
Cd=阻力系数

Cd=Fd/(0.5 \rho U^2 A)

其中，\rho为流体密度，U为均匀来流速度，A为表面积（圆球）或者周长（二维圆柱）。圆柱面积也相当于单位长度圆柱体的侧面积。


这个帖子在我们这里的论坛也有进一步的讨论，欢迎访问
http://voice.vuse.vanderbilt.edu/forum.php?mod=viewthread&tid=24&extra=

[ 本帖最后由 onesupeng 于 2012-8-23 22:30 编辑 ]

浪子轻狂

peng哥，我不是搞理论的，理解比较肤浅，感觉你挖了个坑呢？都是符号，一个具体的数值都没给，关键的无量纲数没法确定，也能判断阻力系数哪个大？比如圆球扰流，Red<<1时，cd=24/Red，如果等于500，那肯定就不是这个解了。这看似简单一个问题，够洋洋洒洒推导老半天了吧。

[ 本帖最后由 浪子轻狂 于 2012-8-21 01:06 编辑 ]

onesupeng

原帖由 浪子轻狂 于 2012-8-21 01:03 发表

                               
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peng哥，我不是搞理论的，理解比较肤浅，感觉你挖了个坑呢？都是符号，一个具体的数值都没给，关键的无量纲数没法确定，也能判断阻力系数哪个大？比如圆球扰流，Red

水平有限不敢乱挖坑。

最近常常有一些纸上谈兵的讨论，感觉流于形式，或者很多人草草看看教材，就当成金科玉律训诫网友。我的看法是，没有做过相应推导和研究的人，永远无法深刻领会很多知识的。而一个只是教书的教授写的教材，参考意义也不大，大凡能称得上名著的流体力学教材，其作者往往是工程界或者基础研究的前沿工作者。

我主要想引导一种比较积极的讨论方式，让有些做过相应研究，有过一定思考的人谈一谈看法，以期对部分人有所帮助。

浪子轻狂

你说的这个我比较赞同，我一直认为，做错了和不去做，完全是两个层次的问题。硕士期间，学陈近南的传递过程原理，那些微分方程都是自己推导过至少一次的，所以才对你这个命题有分雷诺数推导的印象。后来去了企业，主要做工程，理论就研究的少了，经常跟在论坛一干搞研究的高手后面补充理论知识，受益匪浅。

onesupeng

原帖由 浪子轻狂 于 2012-8-21 02:40 发表

                               
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你说的这个我比较赞同，我一直认为，做错了和不去做，完全是两个层次的问题。硕士期间，学陈近南的传递过程原理，那些微分方程都是自己推导过至少一次的，所以才对你这个命题有分雷诺数推导的印象。后来去了企业，主 ...

说一个没有实战经验的人教导新生的例子。最近有一个人QQ我，问了一些关于投影法的问题，然后说他算Re#=50的圆柱绕流没有涡。然后我告诉他，加个扰动就行了。他说他的师兄教他的办法是：
~~~~~~~~~~~~~~~~~·~~~~
我师兄让我施加一个正弦波 不对称 但是要均值为零  在入口处
出现扰动后 在程序里加一个判断  
一旦出现涡 就撤掉这个扰动
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
很显然他这位师兄没有做过圆柱绕流嘛，所以说出来的话很不实际。假如用软件模拟，这个扰动岂不是没办法施加了？或者要高UDF整半天，要非定常边界，还要程序改动进行判断。所以知识是行而知，而不是知而行。

onesupeng

抄一个答案：

小雷诺数下摩擦阻力为主，表面积在展向圆周上的投影面积相对较大的球体组力大

高雷诺下压阻为主，迎风面积较大的柱体阻力大。

通流

其实这个问题挺好的。时间一长有点忘了。两头比较容易一些。不过还是找个实验结果看看，才比较保险。这个东西，光靠公式应该是搞不清楚的。Roshiko 就是搞了一辈子的圆柱后面的涡。

onesupeng

原帖由 通流 于 2012-10-24 12:24 发表

                               
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其实这个问题挺好的。时间一长有点忘了。两头比较容易一些。不过还是找个实验结果看看，才比较保险。这个东西，光靠公式应该是搞不清楚的。Roshiko 就是搞了一辈子的圆柱后面的涡。

1-cylinder, 2-sphere

onesupeng

贴这个图看看~

onesupeng

有时候这类讨论，可以让部分人做研究的时候，能够判断一些结果的正确性、合理性