Strömungswiderstandskoeffizient - CW Wert
Der Strömungswiderstandskoeffizient ist ein relatives Maß für den Strömungswiderstand eines von einem Gas umströmten Körpers im Vergleich zu dem Widerstand, den ein anderer Körper gleicher Querschnittsfläche, aber anderer Form erfährt.
Andere Bezeichnungen lauten Luftwiderstandskoeffizient (da die wichtigsten Anwendungen von Bewegung in Luft handeln), Luftwiderstandsbeiwert (in deutschsprachiger technischer Literatur heißt ein Koeffizient oft noch Beiwert) oder cw-Wert (nach dem üblichen Formelzeichen). Man beachte, dass das Formelzeichen cw (mit w für Widerstand) nur im deutschen Sprachraum üblich ist; im Englischen wird der drag coefficient als Cd oder Cx notiert.
Der Strömungswiderstand (auch Luftwiderstand, Stirnwiderstand, Luftreibung genannt), also die Kraft, die ein Körper einem Gasstrom entgegensetzt, ist für turbulente Strömung in erster Näherung
Der Strömungswiderstand hängt somit ab von
Der cw-Wert wird im Windkanal gemessen. Der Körper steht dabei auf einer Platte, die mit Kraftsensoren ausgestattet ist. Die Kraft in Richtung des Luftstroms wird gemessen. Die Widerstandskraft F, , und projizierte Frontfläche A sind dann bekannt.
Wenn man die Dichte der Luft als nicht beeinflussbar ansieht, sieht man, dass der cw-Wert und die projizierte Frontfläche gleichen Einfluss auf den Strömungswiderstand haben. Bedeutender aber ist die Geschwindigkeit, die quadratisch in die Formel eingeht. Der Luftwiderstand sinkt also auf 1/4, wenn man die Geschwindigkeit halbiert.
Auf den Verbrauch von Kraftfahrzeugen bezogen können ein niedriger cw-Wert und eine kleine projizierte Frontfläche diesen positiv beeinflussen, den größeren Einfluss hat aber der Fahrer durch die Wahl seiner Geschwindigkeit. Mit der aufzubringenden Motorleistung
(P = F v) wächst der Einfluß der Geschwindigkeit mit der dritten Potenz. So läßt sich beispielsweise durch Reduzierung der Geschwindigkeit von 160 auf 130 km/h der Leistungsbedarf um ca. 35% und somit der Verbrauch senken.
cw ist für viele Körper über große Strömungsbereiche weitgehend konstant; bei verschiedenen Körpern oder bei kleiner Reynolds-Zahl kann cw stark von den typischen Werten abweichen. Für eine glatte Kugel (bei hoher Reynoldszahl) etwa variiert cw zwischen 0,1 und 0,45. In der Nähe der Schallgeschwindigkeit steigt cw auf ein Mehrfaches an und sinkt bei sehr hohen Machzahlen auf etwa den doppelten Unterschall-cw-Wert.
Anzumerken ist auch, dass die cw-Werte bei Flugzeugen nicht auf die Frontfläche, sondern stets auf die Flügelfläche bezogen sind. Somit sagt ein geringerer cw-Wert eines Flugzeugs noch lange nichts über die tatächliche Widerstandskraft aus. Für direkte Vergleiche eignen sich so genannte "Widerstandsflächen" => fw = cwA
