Rintangan aliran adalah masalah yang meluas. Penggunaan bahan api kereta pada kelajuan tinggi terutamanya berasal dari rintangan udara dan bukannya rintangan geseran tanah. Sebab mengapa asap boleh "tergantung" di udara juga disebabkan oleh rintangan aliran. Ini semua menggambarkan kepentingan rintangan udara.
01
Rintangan pembezaan tekanan dan rintangan geseran
Dari sudut pandangan daya, rintangan objek adalah tindakan langsung bendalir pada permukaannya. Apa yang berserenjang dengan permukaan objek ialah tekanan bendalir, dan rintangan yang dihasilkan olehnya dipanggil rintangan tekanan pembezaan; apa yang selari dengan permukaan objek ialah daya ricih likat bendalir, dan rintangan yang dihasilkan olehnya dipanggil rintangan geseran. Selain daripada dua kuasa ini, tiada kuasa lain. Oleh itu, jumlah rintangan objek ialah daya paduan rintangan perbezaan tekanan dan rintangan geseran. Rintangan perbezaan tekanan berkait rapat dengan bentuk objek, dan rintangan geseran terutamanya berkaitan dengan luas permukaan objek.
Sesetengah tempat mengatakan bahawa sebagai tambahan kepada rintangan perbezaan tekanan dan rintangan geseran, terdapat rintangan teraruh, rintangan gelombang kejutan, dan lain-lain, yang merupakan salah faham. Malah, kedua-dua rintangan teraruh dan rintangan gelombang kejutan boleh dikaitkan dengan rintangan perbezaan tekanan dan rintangan geseran (terutamanya rintangan perbezaan tekanan).
02
rintangan bentuk rintangan belakang
Telah diketahui sejak zaman purba bahawa objek yang bergerak dalam cecair akan mengalami rintangan, dan rintangan itu berkait rapat dengan bentuk objek. Tetapi teori asal mekanik bendalir datang kepada kesimpulan yang bertentangan. Berdasarkan undang-undang pergerakan bendalir Euler dan Bernoulli, jika kelikatan bendalir diabaikan, bendalir tidak akan menghasilkan rintangan kepada objek dalam sebarang bentuk yang bergerak di dalamnya.
Nampaknya rintangan sepenuhnya disebabkan oleh kelikatan, tetapi kelikatan udara adalah sangat kecil, dan rintangan geseran yang dihasilkan olehnya adalah jauh lebih kecil daripada rintangan aerodinamik yang diukur sebenarnya. Percanggahan ini dikenali dalam sejarah sebagai "Paradoks D'Alembert" kerana ia dicadangkan oleh ahli matematik Perancis D'Alembert.
Sehinggalah Prandtl mengemukakan teori lapisan sempadan barulah orang benar-benar menyedari intipati rintangan aliran. Rintangan perbezaan tekanan adalah komponen utama rintangan aerodinamik, manakala bagi objek umum, rintangan perbezaan tekanan terutamanya disebabkan oleh pemisahan lapisan sempadan.
Orang awal (mungkin ramai yang berfikir begitu sekarang) berdasarkan beberapa jenis "akal sehat", percaya bahawa bentuk bahagian depan objek menentukan saiz rintangan, dan rintangan akan menjadi kecil jika bahagian depan lebih tajam . Dengan teori lapisan sempadan, adalah lebih penting untuk menemui bentuk belakang objek. Kerana bentuk belakang objek menentukan di mana lapisan sempadan memisahkan dan dengan itu pengagihan tekanan pada permukaan objek.
Ikan dan burung biasa adalah badan bergaris yang agak sempurna, dengan kepala bulat dan ekor runcing.
03
Rintangan bentuk Rintangan hadapan
Walaupun bentuk bahagian belakang objek adalah penentu untuk jumlah seretan, bentuk hadapan juga penting. Sebagai contoh, jika bahagian hadapan objek adalah segi empat sama, bendalir akan terpisah lebih awal di sudut tajam, dan bentuk belakang yang direka dengan teliti akan kehilangan maknanya. Bagi trak yang sedang berjalan di lebuh raya, pengoptimuman bentuk yang telah dicapai terutamanya tertumpu pada bahagian hadapan, dan bahagian belakang dihadkan oleh bentuk kontena, jadi kurang kerja telah dilakukan. Bagi objek yang bergerak pada kelajuan transonik, gelombang kejutan akan menghasilkan rintangan tambahan, jadi bahagian hadapan direka bentuk menjadi bentuk yang sangat runcing, supaya sudut kon gelombang kejutan lebih kecil untuk mengurangkan rintangan.
04
Rintangan gelombang kejutan
Apabila kelajuan aliran masuk menghampiri atau melebihi kelajuan bunyi, gelombang kejutan akan dihasilkan, yang akan membawa rintangan gelombang kejutan tambahan. Pada dasarnya, rintangan gelombang kejutan juga merupakan sejenis rintangan perbezaan tekanan, yang disebabkan oleh pemulihan tekanan yang tidak mencukupi di bahagian belakang objek kerana kewujudan gelombang kejutan. Mengabaikan kehilangan likat, apabila tiada gelombang kejutan, nyahpecutan aliran udara pada separuh kedua objek sepadan dengan kenaikan tekanan Δp1; apabila terdapat gelombang kejutan, aliran udara kehilangan sebahagian daripada tenaga mekanikal apabila melalui gelombang kejutan, dan kenaikan tekanan Δp2 sepadan dengan nyahpecutan yang sama adalah akan lebih kecil daripada Δp1. Oleh itu, apabila terdapat gelombang kejutan, tekanan di bahagian belakang objek sedikit lebih rendah, yang merupakan sumber rintangan gelombang kejutan. Membuat tepi hadapan objek tajam boleh mengurangkan sudut kon kejutan, dengan itu mengurangkan kehilangan yang disebabkan oleh gelombang kejutan, dan juga mengurangkan rintangan gelombang kejutan. Apabila kapal bergerak di permukaan air, ia akan menghasilkan gelombang permukaan dan juga mempunyai rintangan gelombang, jadi ia harus dibuat runcing, manakala kapal selam yang bergerak di bawah air adalah bulat.
Menggunakan kehilangan tenaga untuk menjelaskan rintangan gelombang kejutan tidak cukup langsung. Lagipun, tekanan dan daya likat pada permukaan objek adalah faktor yang secara langsung menentukan magnitud rintangan. Seterusnya, rintangan gelombang kejutan dijelaskan oleh perubahan tekanan permukaan objek.
05
Kesan bentuk dan kualiti permukaan pada seretan
Mengurangkan rintangan ialah tema kekal mekanik bendalir. Penggunaan garis arus dapat mengurangkan rintangan tekanan pembezaan dengan berkesan, terutamanya kerana tiada pemisahan lapisan sempadan pada permukaan badan tersusun yang direka bentuk dengan baik, dengan itu mengurangkan rintangan tekanan pembezaan.
Selain bentuk, kekasaran permukaan sesuatu objek juga mempengaruhi seretan. Secara amnya, semakin licin permukaan, semakin kecil rintangan geseran, tetapi kadang-kadang permukaan objek sengaja kasar, supaya lapisan sempadan menjadi bergelora untuk menghalang pemisahan, dengan itu mengurangkan rintangan perbezaan tekanan dengan ketara.
06
ringkaskan
Apabila menganalisis rintangan aerodinamik sesuatu objek, kebiasaan mekanik bendalir adalah membahagikannya mengikut bentuk daya. Rintangan yang disebabkan oleh tekanan yang bertindak secara menegak pada permukaan objek dipanggil rintangan tekanan pembezaan, manakala rintangan yang disebabkan oleh daya geseran selari dengan permukaan objek dipanggil rintangan geseran. Oleh kerana tiada daya selain daripada dua daya ini pada permukaan objek, sebarang jenis rintangan adalah sama ada rintangan perbezaan tekanan atau rintangan geseran, atau kedua-duanya.
Rintangan perbezaan tekanan yang disebabkan oleh pengasingan aliran dan rintangan perbezaan tekanan yang disebabkan oleh gelombang kejutan adalah faktor terbesar yang mempengaruhi rintangan aerodinamik objek.
Objek rintangan rendah subsonik mempunyai kepala bulat dan ekor runcing, manakala objek rintangan rendah supersonik mempunyai hujung runcing.
