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cw-wert

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cw-wert [2007/04/02 23:48] (aktuell)
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 +**[[Start]] | [[Fahrzeuge]] | [[Technik]] | [[Wissenswertes]] | [[Verbrauch]]**
  
 +^**Artiklen aus den [[Kategorien]]:​ [[Wissenswertes]],​ [[Berechnungen]],​ [[Technik]]**^
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 +====== Cw-Wert bzw. Strömungswiderstandskoeffizient ======
 +
 +Der cw-Wert ist eine der immer wieder anzutreffenden Angaben, die den Normalverbraucher in die Irre führen. In diesem Fall, weil der cw Wert nur den Strömungswiderstands__koeffizient__ angibt und nicht den **[[Strömungswiderstand]]** selber. Vom Normalverbraucher wird beides leicht mit "​[[Luftwiderstand]]"​ (der auch noch von der [[Geschwindigkeit]] abhängt) verwechselt. Um diesen zu ermitteln, muss für eine gegebene Geschwindigkeit der cw-Wert mit der Frontfläche (A) des entsprechenden Fahrzeugs (Gegenstands) multipliziert werden:​\\ ​
 +**„Widerstandsflächen“ (fw = cw * A).  Der Luftwiderstand ist näherungsweise auf Meereshöhe = 1/2 * 1.2 * cw * A. **\\ 
 +(1.2 kg/m3 = ρ (rho) = Dichte der Luft auf Meereshöhe)
 +
 +Beim CityEl mit einer Frontfläche von ca. 1 m2 ist der Luftwiderstand also weniger als halb so gross (ca. 0,32), als bei einem Golf IV mit einer mehr als doppelt so grossen Frontfläche (0,​65). ​ Dabei wird klar, dass der Strömungswiderstand natürlich mit der Grösse eines Fahrzeuges (bei gleicher Bauform) steigt. Ein grosser PKW kann also im Vergleich leicht den 3-fachen Strömungswiderstand (bei gleichem cw-Wert) haben als ein CityEl / Miniel, bei einem SUV kann das bis zum 7-fachen gehen (Hummer H2).
 +
 +Wenn man die Dichte der Luft als konstant annimmt, haben cw-Wert und projizierte Frontfläche einen gleich großen Einfluss auf den Strömungswiderstand. Die Geschwindigkeit hat einen noch größeren Einfluss, weil sie quadratisch in die Formel eingeht. Der Luftwiderstand sinkt also auf 1/4, wenn man die Geschwindigkeit halbiert.// s.u.
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 +\\ 
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 +----
 +\\ 
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 +Verändert aus Wikipedia: http://​de.wikipedia.org/​wiki/​Cw-wert
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 +Der Strömungswiderstandskoeffizient ist ein relatives, dimensionsloses 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 (Luft-)Widerstandsbeiwert bzw. -koeffizient 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 en: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
 +
 +Strömungswiderstand ​ = 1/2 * ρ * cw * A * v^2
 +
 +Der Strömungswiderstand hängt somit ab von
 +
 +    * der **Dichte** des strömenden Gases **ρ** (vergleiche Luftdichte),​
 +    * der projizierten **Frontfläche A** (der Flächeninhalt der Silhouette des Körpers, anschaulich darstellbar als der Schatten, den der Körper an eine Wand werfen würde, wenn er von hinten [oder vorne] mit parallelen Lichtstrahlen angestrahlt wird),
 +    * der **Strömungsgeschwindigkeit v** und
 +    * dem **Strömungswiderstandskoeffizienten cw**.
 +
 +Der cw-Wert wird im Windkanal ermittelt. Der Körper steht dabei auf einer Platte, die mit Kraftsensoren ausgestattet ist. Die Kraft in Richtung des Luftstroms wird gemessen. Aus dieser Widerstandskraft F und den bekannten Größen wie Luftdichte und projizierte Frontfläche A wird der cw-Wert bei gegebener Geschwindigkeit errechnet.
 +
 +Wenn man die Dichte der Luft als konstant annimmt, haben cw-Wert und projizierte Frontfläche einen gleich großen Einfluss auf den Strömungswiderstand. Die Geschwindigkeit hat einen noch größeren Einfluss, weil sie quadratisch in die Formel eingeht. Der Luftwiderstand sinkt also auf 1/4, wenn man die Geschwindigkeit halbiert.
 +
 +Auf den Treibstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen bezogen, beeinflussen ein niedriger cw-Wert und eine kleine projizierte Frontfläche diesen positiv, einen noch größeren Einfluss hat der Fahrer durch die Wahl der Geschwindigkeit. Da Arbeit das Produkt aus Kraft mal Weg ist, steigt bei einer gegebenen Weglänge die notwendige Arbeit und damit der Treibstoffverbrauch zur Überwindung des Luftwiderstandes mit dem Quadrat der Geschwindigkeit. So sinkt beispielsweise durch Reduzierung der Geschwindigkeit von 164 auf 130 km/h der Motor-Leistungsbedarf auf 50% und der Treibstoffverbrauch um 37%.
 +
 +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.
 +
 +===== Typische cw-Werte: =====
 +
 +^**Wertetabelle für Fahrzeuge und andere Objekte**^^
 +|0,05| Tropfenformv|
 +|0,08| Tragflügel beim Flugzeug|
 +|0,20| optimal gestaltetes Fahrzeug|
 +|0,30| moderner, geschlossener PKW|
 +|0,34| Halbkugel|
 +|0,45| Kugel|
 +|0,5| Cabrio offen, Motorrad verkleidet|
 +|0,7| Motorrad, unverkleidet|
 +|0,78| Mensch, stehend|
 +|0,8| Lkw|
 +|1,1| Scheibe, Wand|
 +|1,4| Fallschirm|
 +|**Luftwiderstandsbeiwerte einiger Serien- und Experimental-PKWs**||
 +|0,54| Mercedes G-Klasse (W463, langer Radstand)|
 +|0,50| Citroen 2CV|
 +|0,48| VW Käfer|
 +|0,39| Mercedes M-Klasse|
 +|0,38| VW New Beetle|
 +|0,37| [[MES-DEA Smart Pure Elettrica|Smart]] ForTwo|
 +|0,36| Subaru Forester, Citroën DS|
 +|0,35| Renault Megane II|
 +|0,35| Mini Cooper|
 +|0,35| NSU Ro 80 (1967)|
 +|0,34| Ford Sierra|
 +|0,325| VW [[VW Golf CityStromer|Golf]] V (2003)|
 +|0,32| Alfa 147|
 +|0,32| Mercedes E-Klasse-Cabrio (bei geöffnetem Verdeck, 1991)|
 +|0,31| Jaguar XJ, Renault R19|
 +|0,30| Audi 100 C3 (1982)|
 +|0,28 - 0,30| Mercedes CLK Cabrio (je nach Modell)|
 +|0,29| BMW 1er (2004)|
 +|0,29| Porsche 911 GT3 (997) (2006)|
 +|0,28| Citroen C4 Coupé (2004)|
 +|0,28| Opel Omega A|
 +|0,28| Mercedes E-Klasse (W124, 1984)|
 +|0,28| Rumpler-Tropfenwagen (1921)|
 +|0,27| Mercedes-Benz CL-Klasse (2006)|
 +|0,27| Lexus IS (1999)|
 +|0,26| [[Toyota Prius]], Opel Calibra, Honda Accord|
 +|0,25| Audi A2 1.2 TDI (1999), Honda Insight|
 +|0,212| Tatra T77 a (1935) (en:Tatra T77)|
 +|0,2| Loremo Release 2009, Koenigsegg (http://​de.wikipedia.org/​wiki/​Loremo)|
 +|0,19| Mercedes Bionic Car (Studie 2005), GM EV1|
 +|0,18| Acabion Bionisches Stromlinienfahrzeug (Studie 2006) (http://​de.wikipedia.org/​wiki/​Acabion)|
 +|0,168| Daihatsu UFE-III (Studie 2006)|
 +|0,159| VW 1-Liter-Auto (Studie) (http://​de.wikipedia.org/​wiki/​VW_1-Liter-Auto)|
 +|ca. 0,075| Pac-Car II Studienfahrzeug (Studie) (http://​de.wikipedia.org/​wiki/​Pac-Car_II)|
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 +Anzumerken ist noch, dass die cw-Werte bei auftriebserzeugenden Bauteilen, etwa Flügel von Flugzeugen, nicht auf die Frontfläche,​ sondern stets auf die Flügelfläche bezogen sind. Somit erlaubt ein geringerer cw-Wert eines Flugzeugflügels noch lange keinen Vergleich der tatsächlichen Widerstandskraft. Für direkte Vergleiche eignen sich so genannte „Widerstandsflächen“ (fw = cw * A)
 +
 +====== Siehe auch ======
 +
 +  * **[[Rollwiderstand]]**
 +  * **[[Strömungswiderstand]]**
 +
 +====== Links ======
cw-wert.txt · Zuletzt geändert: 2007/04/02 23:48 (Externe Bearbeitung)