基本介紹
- 中文名：粗糙度阻力係數
- 外文名：Drag coefficient of roughness
- 表示：f或ω
- 學科：船舶工程
基本信息,計算公式,戈壁表面,
基本信息
粗糙度阻力係數，指的是物體（如飛機、飛彈）所受到的阻力與氣流動壓和參考面積之比，是一個無量綱量。粗糙度阻力係數又指鋼絲繩通過滑車時會產生繩索的剛性阻力和滑輪軸承的摩擦阻力，這些阻力通常用一個係數值加以修正，此係數稱為粗糙度阻力係數，用ω或f來表示。
計算公式
Cx = X/(qS)
式中，
Cx：粗糙度阻力係數
X ：阻力（阻力與來流速度方向相同，向後為正）
S ：參考面積（飛機一般選取機翼面積為參考面積）
戈壁表面
風蝕戈壁是我國乾旱區廣泛分布的風成地貌類型之一，在地質時期曾是我國風沙活動和沙塵暴的主要源地之一。在戈壁風蝕面的發育過程中，可蝕性物質(沙粒)因長期風蝕逐漸減少，而不可蝕性物質(主要是礫石)相對富集，形成對下伏物質具有保護作用的不可蝕礫石層一一戈壁風蝕面。雖然戈壁風蝕面對風沙活動的抑制作用已為人所知，但對其空氣動力學行為的定量研究則很少。無量綱的粗糙度阻力係數反映了氣流中障礙物對氣流的阻滯效應，戈壁表面的粗糙度阻力係數可以反映戈壁地表風沙活動界面的潛在風沙活動和沙塵釋放強度，因而可用以評價戈壁風蝕面的空氣動力學穩定性.特定地表條件的粗糙度阻力係數要由野外觀測或模擬實驗來確定.但是，野外條件比較複雜，戈壁表面的粗糙度阻力係數除與表面礫石層的幾何特徵有關外，尚受地形起伏的影響，很難找到不受地形起伏影響的理想觀測場所，因而從觀測結果中難以確切分辨出礫石覆蓋和地形起伏的影響.再者，野外礫石的形態複雜、幾何特徵難以精確描述且不可調控，這為確定粗糙度阻力係數與礫石几何特徵的定量關係帶來困難.
礫石覆蓋使粗糙度阻力係數增加1.1-8倍，增大的倍數取決於礫石粒徑與覆蓋度.戈壁表面的粗糙度阻力係數隨礫石粒徑及覆蓋度的增加而增大.對於不同粒徑的礫石，粗糙度阻力係數隨礫石覆蓋度的變化服從相似的規律，即當覆蓋度較小時，粗糙度阻力係數隨礫石蓋度增加而增大的過程較為明顯，其增大率隨蓋度的增加而趨緩.當礫石覆蓋度大於40%}50%時，粗糙度阻力係數基本不再隨礫石覆蓋度的增加而增大，說明戈壁床面對氣流的反饋即阻滯作用趨於穩定，氣床界面達到相對平衡。
當氣流經過戈壁表面時，其對氣流的總阻力可以分解為礫石產生的阻力和礫石間裸露地表產生的阻力，所以粗糙度阻力係數可以表示為
式中Cdt為總粗糙度阻力係數，Cdg為礫石所產生的粗糙度阻力係數，Cdb為礫石間裸露地表所產生的粗糙度阻力係數。
上式可以理想地解釋為：當戈壁風蝕面的粗糙度阻力係數趨於常數時恆成立。可以認為，在業已穩定的戈壁風蝕面的礫石間再增加的礫石將全部處於已有礫石的保護下，新增加的礫石所產生的粗糙度阻力係數趨於零.所以，粗糙度阻力係數趨於常數(相當於最大粗糙度阻力係數)可以作為戈壁風蝕面趨於空氣動力學穩定的判據.對於所實驗的各種礫石，40%-50%是戈壁風蝕面發育成熟、趨於穩定的臨界覆蓋度。
