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Der Strömungswiderstandskoeffizient ist ein dimensionsloses Maß (Koeffizient) für den Strömungswiderstand eines von einem Gas umströmten Körpers.

Inhaltsverzeichnis 1 Bezeichnungen 2 Ermittlung 3 Anwendung 4 Siehe auch 5 Weblinks

Bezeichnungen

Andere Bezeichnungen lauten (Luft-)Widerstandsbeiwert bzw. -koeffizient, Stirnwiderstand, Luftreibung oder c_w-Wert (nach dem üblichen Formelzeichen). Man beachte, dass das Formelzeichen c_w (mit w für Widerstand) nur im deutschen Sprachraum üblich ist; im Englischen wird der drag coefficient als C_d oder C_x notiert.

Ermittlung

Der c_w-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 c_w-Wert bei gegebener Geschwindigkeit errechnet.

Die c_w-Werte bei auftriebserzeugenden Bauteilen, etwa Flügel von Flugzeugen, sind jedoch nicht auf die Frontfläche, sondern auf die Flügelfläche bezogen. Somit erlaubt ein geringerer c_w-Wert eines Flugzeugflügels keinen Vergleich der tatsächlichen Widerstandskraft. Für direkte Vergleiche eignen sich so genannte „Widerstandsflächen“ =>

Typische c_w-Werte von Querschnittsformen:

1,1	Scheibe, Wand		0,8	Lkw
0,45	Kugel		0,7	Motorrad, unverkleidet
0,34	Halbkugel		0,5	Cabrio offen, Motorrad verkleidet
0,05	Tropfenform		0,30	moderner, geschlossener PKW
0,78	Mensch, stehend		0,20	optimal gestaltetes Fahrzeug
1,4	Fallschirm		0,08	Tragflügel beim Flugzeug
0,6	Gleitschirm		ca. 0,075	Pac-Car II Studienfahrzeug (Studie)

Anwendung

Der Strömungswiderstandskoeffizient wird dazu benutzt, die Widerstandskraft zu berechnen, die ein Körper einem Gasstrom entgegensetzt. Dieser Widerstand ist dem c_w-Wert direkt proportional.

Für eine turbulente Strömung ist in erster Näherung

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 c_w.

Auf den Treibstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen bezogen, beeinflussen ein niedriger c_w-Wert und eine kleine projizierte Frontfläche diesen positiv, einen noch größeren Einfluss hat der Fahrer durch die Wahl der Geschwindigkeit. Da Leistung das Produkt aus Luftwiderstandskraft (F) mal Geschwindigkeit (v) ist, steigt bei einer gegebenen Weglänge die notwendige Leistung zur Überwindung des Luftwiderstandes mit dem Kubus (3. Potenz) der Geschwindigkeit (v). So verdoppelt sich beispielsweise die erforderliche Leistung wegen des Luftwiderstandes, wenn die Geschwindigkeit von 130 km/h auf 164 km/h erhöht wird. Bezogen auf eine Strecke bestimmter Länge ist die Zeitdauer, über die diese Leistung aufrecht erhalten werden muss, umgekehrt proportional zur Geschwindigkeit. Daher wächst der Kraftstoffverbrauch nur quadratisch mit der Geschwindigkeit und kann bedingt durch andere Effekte (günstigerer Betriebsbereich des Antriebes) geringer ausfallen.

c_w ist für viele Körper über große Strömungsbereiche weitgehend konstant; bei verschiedenen Körpern oder bei kleiner Reynolds-Zahl kann c_w stark von den typischen Werten abweichen. Für eine glatte Kugel (bei hoher Reynoldszahl) etwa variiert c_w zwischen 0,1 und 0,45. In der Nähe der Schallgeschwindigkeit steigt c_w auf ein Mehrfaches an und sinkt bei sehr hohen Machzahlen auf etwa den doppelten Unterschall-c_w-Wert.

Luftwiderstandsbeiwerte einiger Serien- und Experimental-PKWs

0,54	Mercedes G-Klasse (W463, langer Radstand)
0,50	Citroen 2CV
0,48	VW Käfer
0,41	VW Golf I (1974)
0,39	Mercedes M-Klasse
0,38	VW New Beetle (1998)
0,37	Smart Fortwo
0,36	Subaru Forester, Citroën DS (1955!)
0,35	Renault Megane II
0,35	Mini Cooper
0,35	NSU Ro 80 (1967)
0,34	Ford Sierra
0,325	VW Golf V (2003)
0,32	Alfa 147
0,32	Mercedes E-Klasse-Cabrio (bei geöffnetem Verdeck, 1991)
0,32	Fiat Grande Punto (2005)
0,312	Tatra T77 a (1935)
0,31	Jaguar XJ, Renault 19, Citroën C4 Picasso
0,30	Audi 100 C3 (1982), Citroen SM (1970)
0,28 - 0,30	Mercedes CLK Cabrio (je nach Modell)
0,297	Koenigsegg
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
0,2	Loremo Release 2009
0,19	Mercedes Bionic Car (Studie 2005), GM EV1
0,18	Acabion Bionisches Stromlinienfahrzeug (Studie 2006)
0,168	Daihatsu UFE-III (Studie 2006)
0,159	VW 1-Liter-Auto (Studie)

Siehe auch

• Rollwiderstand
• Themenliste Straßenverkehr

Weblinks

• http://rc.opelgt.org/indexcw.html für weitere Cw-Werte von KFZ

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