Sürükleme katsayısı
Künt ve akıcı şekilli cisim akışları > Kavram

Bir akışkan ve bir cisim arasındaki kuvvet, göreceli hareket olduğunda, yalnızca normal basınç ve teğetsel sürtünme gerilmeleriyle iletilebilir. Dolayısıyla, tüm cisim için, yaklaşan akışkan hareketi ile aynı doğrultuda olan kuvvetin sürükleme bileşeni, sürtünme sürüklemesi (viskoz sürükleme, İng. frictional drag/viscous drag) ve basınç sürüklemesinden (şekil sürüklemesi, İng. pressure drag/form drag) oluşur. Toplam sürükleme ve bileşen sürükleme kuvvetleri şu şekilde ilişkilendirilebilir:
{\begin{aligned}c_{\mathrm {d} }&={\dfrac {2F_{\mathrm {d} }}{\rho v^{2}A}}\\&=c_{\mathrm {p} }+c_{\mathrm {f} }\\&=\underbrace {{\dfrac {2}{\rho v^{2}A}}\displaystyle \int _{S}\mathrm {d} S(p-p_{o})\left({\hat {\mathbf {n} }}\cdot {\hat {\mathbf {i} }}\right)} _{c_{\mathrm {p} }}+\underbrace {{\dfrac {2}{\rho v^{2}A}}\displaystyle \int _{S}\mathrm {d} S\left({\hat {\mathbf {t} }}\cdot {\hat {\mathbf {i} }}\right)T_{\rm {w}}} _{c_{\mathrm {f} }}\end{aligned}}
burada:
A, cismin planform alanı,
S, cismin ıslak yüzey alanı,
c_{\mathrm {p} }, basınç sürükleme katsayısı,
c_{\mathrm {f} }, sürtünme sürükleme katsayısı,
{\hat {\mathbf {t} }}, cismin yüzeyindeki kayma gerilmesi yönündeki birim vektör,
{\hat {\mathbf {n} }}, akışkandan katıya doğru işaret eden, cismin yüzeyine dik yöndeki birim vektör,
T_{\mathrm {w} }, cismin yüzeyindeki kayma gerilmesi büyüklüğü,
p_{\mathrm {o} }, cisimden uzak mesafedeki basınç (bu sabit nihai sonucu etkilemez),
p, yüzeydeki dS basıncı,
{\hat {\mathbf {i} }}, serbest akış yönündeki birim vektör.
Bu nedenle, sürükleme sürtünme bileşeni tarafından baskın olduğunda, cisim akıcı şekilli cisim olarak adlandırılır; baskın basınç sürüklemesi durumunda ise, cisim künt cisim olarak adlandırılır. Böylece, cismin şekli ve hücum açısı sürükleme türünü belirler. Örneğin, bir kanat profili, üzerinden geçen akışkan tarafından küçük bir hücum açısına sahip bir cisim olarak kabul edilir. Bu, daha az basınç sürüklemesi üreten yapışık sınır tabakalarına sahip olduğu anlamına gelir.
Üretilen kuyruk (İng. wake) çok küçüktür ve sürükleme, sürtünme bileşeni tarafından baskın hale gelir. Bu nedenle, böyle bir cisim (burada bir kanat profili), akıcı şekilli olarak tanımlanırken, yüksek hücum açısında akışkan akışına sahip cisimlerde sınır tabakası ayrılması meydana gelir. Bu, genellikle kanat profilinin üst ve arka kısımlarında ters basınç gradyanı nedeniyle meydana gelir.
Bu nedenle kuyruk oluşumu meydana gelir ve bu da girdap oluşumuna ve basınç sürüklemesi nedeniyle basınç kaybına yol açar. Böyle durumlarda, kanat profili stall olur ve sürtünme sürüklemesinden daha yüksek basınç sürüklemesine sahip olur. Bu durumda cisim künt cisim olarak tanımlanır.
Akıcı şekilli bir cisim, bir balık (ton balığı) vb. veya küçük hücum açısına sahip bir kanat profili gibi görünürken, künt bir cisim bir tuğla, bir silindir veya yüksek hücum açısına sahip bir kanat profili gibi görünür. Belirli bir ön alan ve hız için, akıcı şekilli bir cisim, künt bir cisme göre daha düşük dirence sahip olacaktır. Silindirler ve küreler, yüksek Reynolds sayısında kuyruk bölgesindeki basınç bileşeninin baskın olması nedeniyle künt cisimler olarak kabul edilir.
Bu sürüklemeyi azaltmak için ya akış ayrılmasını azaltabilir ya da akışkanla temas eden yüzey alanını (sürtünme sürüklemesini azaltmak için) azaltabiliriz. Bu azalma, titreşim ve gürültü üretimini önlemek için arabalar, bisikletler vb. cihazlarda gereklidir.
104 ile 106 arasındaki Reynolds sayılarında, soldan sağa akış ile aynı projeksiyonlu ön alana sahip 2D şekiller (sağ sütun) ve 3D şekillerin (sol sütun) sürükleme katsayıları tablosu.
Bir plaka etrafındaki akışı gösteren durgunluk noktası. Üst yapıdaki kuvvet şu şekildedir
 F={\frac {1}{2}}\rho u^{2}A
 ve alt yapıdaki kuvvet
 F_{d}={\tfrac {1}{2}}\rho u^{2}c_{d}A
Laboratuvar deneylerinden elde edilen Reynolds sayısının Re bir fonksiyonu olarak bir kürenin sürükleme katsayısı Cd. Koyu çizgi, pürüzsüz yüzeye sahip bir küre için, açık çizgi ise pürüzlü yüzey için. Çizgi boyunca sayılar, birkaç akış rejimini ve sürükleme katsayısındaki değişiklikleri belirtir:

•2: yapışık akış (Stokes akışı) ve kararlı ayrılmış akış,

•3: ayrılmış kararsız akış, ayırma noktasının yukarısında laminer akış sınır tabakası olan ve bir girdap caddesi (İng. vortex street) üreten akış,

•4: ayrılmadan önce yukarı akış tarafında laminer sınır tabakası ile ayrılmış kararsız akış, kürenin arkasında kaotik türbülanslı kuyruk,

•5: kritik nokta sonrası türbülanslı sınır tabakası ile ayrılmış akış.
Sıfır kaldırma sürüklemesi ile kaldırma kaynaklı sürükleme arasındaki denge ilişkisi