空气动力学
空气动力学科普
空气动力学科普
空气动力学是研究空气对物体运动和力学性质的科学。
它主要涉及流体力学和气体力学的应用，研究空气的流动、压力、阻力、升力等现象和力学规律。
在空气动力学中，流体力学是基础。
流体力学研究流体的运动和流动行为，包括液体和气体。
空气是一种气体，在流体力学中属于可压缩流体。
通过对流体运动的研究，可以了解空气的流动规律和性质。
在物体运动方面，空气动力学主要研究物体在空气中的运动行为，包括飞机、汽车、火箭等。
研究物体的运动可以通过模拟和计算来分析和预测物体受到的空气力，为设计和优化物体提供依据。
在力学性质方面，空气动力学主要研究空气对物体施加的力和压强，包括阻力和升力。
阻力是物体运动过程中受到的空气阻碍力，是物体前进的抵抗力。
升力是垂直方向上的力，将物体向上提升，这是飞行器能够在空中飞行的关键力量。
空气动力学的应用领域广泛，例如航空航天工程、汽车工程、建筑工程等。
通过空气动力学的研究，可以优化设计和提高物体的性能和效率。
第二章 空气动力学
2.1.3 流场、 定常流和非定常流
➢ 流场：流体流动所占据的空间称为流场。 ➢ 流场的选取可根据研究的需要进行确定。可大可小。
非定常流与定常流
➢ 非定常流与非定常流场：
在流场中的任何一点处，如果流体微团流过时的流动参 数——速度、压力、温度、密度等随时间变化，这种流动 就称为非定常流，这种流场被称为非定常流场。
的地方, 却流得比较快。 夏天乘凉时, 我们总喜欢坐在两座房屋之间的过道中, 因
为那里常有“ 穿堂风”。 在山区你可以看到山谷中的风经常比平原开阔的地方来得
大。
连续方程
质量守恒定律
➢ 质量守恒定律是自然界基本的定律之一, 它说明物质既不 会消失, 也不会凭空增加。
➢ 应用在流体的流动上: 在定常流动中，当流体低速、稳 定、连续不断地流动时, 流进任何一个截面的流体质量
➢ 只要相对气流速度相同 ， 产生的空气动力也就相等。
（非定常流动转换为定常流动）
风洞实验
➢ 将飞机的飞行转换为空气的流动 ，使空气动力问题的研 究大大简化。
➢ 风洞实验就是根据这个原理建立起来的。
风洞应用
相对气流方向的判定
➢ 相对气流的方向与飞机运动的方向相反 。
平飞时：
相对气流方向 飞行速度方向
➢ 对于不可压缩的、理想的流体( 没有粘性) 表示为：
p1v2
2
p0
常数
静压
动压
总压
➢ 静压：单位体积流体具有的压力能。在静止的空气中， 静压等于大气压力。 ➢ 动压：单位体积流体具有的功能。 ➢ 总压：静压和动压之和。
p1v2
2
p0
常数
➢ 上式即为：不可压缩的、理想的流体( 没有粘性) 的伯努利 方程。
空气动力学及其应用
空气动力学及其应用概述：空气动力学是研究空气对物体运动的影响的科学。
它在各个领域都有广泛的应用，包括航空航天、汽车工程、风力发电等。
本文将介绍空气动力学的基本原理及其在实际应用中的一些例子。
一、空气动力学的基本原理空气动力学研究的对象是空气流动对物体运动的影响。
其中，流体力学和动力学是空气动力学的两个基本分支。
流体力学主要研究流体的运动规律，动力学则探究力对物体运动的影响。
1. 流体力学流体力学分为两个分支：静力学和动力学。
静力学研究的是静止流体的力学性质，而动力学研究的是流体的运动特性。
在空气动力学中，我们主要关注的是流体的动力学性质，即液体或气体的流动过程。
2. 动力学动力学是研究运动物体的力学原理。
在空气动力学中，我们需要考虑物体在空气中移动时所受到的阻力、升力和推力等因素。
其中，阻力是空气对物体运动的阻碍力，而升力是物体在空气中产生的向上的力，推力是物体在空气中产生的向前的力。
二、空气动力学的应用空气动力学在各个领域都有重要的应用，下面将介绍其中一些常见的应用领域。
1. 航空航天工程航空航天工程是空气动力学的典型应用领域之一。
在飞机的设计和制造过程中，空气动力学原理被广泛应用。
例如，空气动力学可以帮助设计机翼的形状和尺寸，以达到减小阻力、增加升力的目的。
此外，空气动力学还能够帮助优化飞机的外形和气动布局，提高飞行稳定性和操纵性能。
2. 汽车工程空气动力学在汽车工程中也有重要的应用。
通过减小汽车的阻力，可以提高汽车的燃油经济性和行驶稳定性。
例如，在汽车外形设计中，空气动力学原理可以指导优化车身的流线型，减小车身与空气之间的阻力。
同时，空气动力学还可以帮助优化车辆底部的空气动力学布局，减小底部的气流阻力。
3. 风力发电风力发电是一种利用空气动力学原理的可再生能源技术。
风力发电机的叶片利用风的流动产生动力，并通过转子变速器将动力转化为电能。
在风力发电机的设计和优化中，空气动力学的原理被广泛应用。
空气动力学基础知识什么是空气动力学
空气动力学基础知识什么是空气动力学空气动力学是力学的一个分支，研究飞行器或其他物体在同空气或其他气体作相对运动情况下的受力特性、气体的流动规律和伴随发生的物理化学变化。
以下是由店铺整理关于空气动力学基础知识的内容，希望大家喜欢!空气动力学的分类通常所说的空气动力学研究内容是飞机，导弹等飞行器在各种飞行条件下流场中气体的速度、温度、压力和密度等参量的变化规律，飞行器所受的升力和阻力等空气动力及其变化规律，气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。
从这个意义上讲，空气动力学可有两种分类法：1)根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度，空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。
通常大致以400千米/小时(这一数值接近于地面1atm，288.15K下0.3Ma的值)这一速度作为划分的界线。
在低速空气动力学中，气体介质可视为不可压缩的，对应的流动称为不可压缩流动。
大于这个速度的流动，须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。
这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。
2)根据流动中是否必须考虑气体介质的粘性，空气动力学又可分为理想空气动力学(或理想气体动力学)和粘性空气动力学。
除了上述分类以外，空气动力学中还有一些边缘性的分支学科。
例如稀薄气体动力学、高温气体动力学等。
空气动力学的研究内容在低速空气动力学中，介质密度变化很小，可视为常数，使用的基本理论是无粘二维和三维的位势流、翼型理论、升力线理论、升力面理论和低速边界层理论等;对于亚声速流动，无粘位势流动服从非线性椭圆型偏微分方程，研究这类流动的主要理论和近似方法有小扰动线化方法，普朗特-格劳厄脱法则、卡门-钱学森公式和速度图法，在粘性流动方面有可压缩边界层理论;对于超声速流动，无粘流动所服从的方程是非线性双曲型偏微分方程。
在超声速流动中，基本的研究内容是压缩波、膨胀波、激波、普朗特-迈耶尔流动(压缩波与膨胀波的基本关系模型及其函数模型)、锥型流，等等。
空气动力学
空气动力学空气动力学，又称为空气力学，是研究空气在物体表面流动产生的作用力及其变化规律的学科。
它是研究航空、航天等领域中的重要基础工程学科。
本文将从空气动力学的基本理论、应用及发展前景三个方面进行讲解。
一、空气动力学的基本理论1. 流体运动基本方程空气动力学研究空气在物体表面流动产生的变化规律，因此，必须首先了解流体运动的基本方程。
流体运动基本方程可分为三个方程，分别是连续性方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
这三个方程讲述了液体或气体在运动过程中物质守恒、动量守恒和能量守恒的基本现象。
在空气动力学中，常常将连续性方程和动量守恒方程一起表示为Navier-Stokes方程组。
2. 边界层理论在空气动力学中，物体表面与空气之间的接触面形成了一个边界层。
边界层内的流动速度由于摩擦力的作用而降低，流速梯度迅速增大，流动变得非常不规则。
由于流动不规则，导致边界层内的流动无法用Navier-Stokes方程组解析，因此需要采用边界层理论来描述边界层内的流动。
边界层理论主要包括两个关键概念：边界层厚度以及失速现象。
边界层厚度是指从物体表面开始，空气流动速度下降到1/99最大速度时，空气的流动状态转变为虫状流动的距离。
失速现象是指在边界层内由于压力梯度过大，空气流速超过速度极限而失速的现象。
3. 升力和阻力在飞行器运行的过程中，除去重力，另一重要的作用力就是空气对于飞行器的阻力和升力。
升力是指飞行器在空气中的上升力，阻力是指飞行器在空气中的阻碍力。
升力和阻力的作用机理采用了符合空气动力学规律的气动力学原理，美国为普朗克方程，德国为刘第二定理。
二、空气动力学的应用空气动力学是应用广泛的工程学科，主要应用于航空、航天、汽车、风力发电等领域。
下面介绍空气动力学在航空和航天领域的应用。
1. 飞行器气动特性飞行器的气动特性是指飞行器在空气中运动时，受到空气动力学作用的特性。
通过空气动力学实验和数值模拟，可以研究气动特性的各种参数，如阻力、升力、升力系数等。
空气动力学
空气动力学概述空气动力学是研究物体在空气中运动时受到的力学效应的学科。
它主要研究物体在流体介质中运动时的力学特性和性能。
空气动力学的研究范围涉及飞行器、汽车、船舶等各种交通工具，以及建筑物、桥梁等建筑结构，甚至涉及生物体在空气中运动的现象。
空气动力学基本原理定义在空气动力学中，物体在流体中的运动被称为空气动力学运动。
研究空气动力学时，我们通常关注以下几个关键参数： - 速度（Velocity）：物体在流体中运动的速度。
- 密度（Density）：流体的密度，表示在给定体积中流体分子的数量。
- 粘度（Viscosity）：流体的粘度，描述了流体分子内聚的力量。
力学模型在空气动力学中，我们使用下面的几个力学模型来研究运动物体受到的力学效应：•定常流动模型（Steady Flow Model）：假设物体在流体中的运动速度、流体的密度和粘度都是恒定不变的。
•非定常流动模型（Unsteady Flow Model）：考虑流体速度和流体参数（如密度和粘度）随时间变化的情况。
•不可压缩流动模型（Incompressible Flow Model）：假设流体在运动过程中密度保持不变。
•可压缩流动模型（Compressible Flow Model）：考虑流体在运动过程中密度会发生变化的情况。
流体力学方程在空气动力学中，我们使用基本的流体力学方程来描述物体在流体中受到的力学效应：•欧拉方程（Euler’s Equation）：描述了流体的不可压缩流动模型，它基于质量守恒、动量守恒和能量守恒等原理。
•纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes Equation）：描述了流体的可压缩流动模型，它在欧拉方程的基础上加入了粘性项，更符合实际流体的运动特性。
应用领域空气动力学在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：航空航天工程空气动力学在航空航天工程中具有重要的作用。
对于飞机、火箭、导弹等飞行器的设计和性能分析，空气动力学提供了基础理论和方法。
空气动力学
首先，根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度，空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。通常大致以400千米/小时这一速度作为划分的界线。在低速空气动力学中，气体介质可视为不可压缩的，对应的流动称为不可压缩流动。大于这个速度的流动，须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。
根据伯努力方程
H=1/2（ρv2）+P…………（1）
ρ—空气密度
H—总压
根据公式（1），
ρV02/2+P0=ρu2/2+p1
ρu12/2+P0=ρu2/2+p2
P1-p2=ΔP
由上式可得 ΔP=ρ（V02- u12）/2………（2）
运用动量方程，可得作用在风轮上的推力为：
m----- 通过环素的质量流
相应的功率为：
dp= *dQ (19)
用a,b和方程（18）可以写出
dp=4πr3Ρv0ω2(1-a)bdr (20)
叶轮吸收中的总功率为：
P=4π(V0/λ2R2) ρ∫0R(1-a)btr3dr (21)
尖速比 =V0/ωr (22)
Wingtip Vortex
[2]
在高速流动中，流动速度与当地声速之比是一个重要的无量纲参数。1929年，德国空气动力学家阿克莱特首先把这个无量纲参数与马赫的名字联系起来，十年后，马赫数这个特征参数在气体动力学中广泛引用。
小扰动在超声速流中传播会叠加起来形成有限量的突跃——激波。在许多实际超声速流动中也存在着激波。气流通过激波流场，参量发生突跃，熵增加而总能量保持不变。
工业空气动力学主要研究在大气边界层中，风同各种结构物和人类活动间的相互作用，以及大气边界层内风的特性、风对建筑物的作用、风引起的质量迁移、风对运输车辆的作用和风能利用，以及低层大气的流动特性和各种颗粒物在大气中的扩散规律，特别是端流扩散的规律，等等。空气动力学的研究方法
空气动力学的名词解释
空气动力学的名词解释空气动力学是研究气体与固体的相互作用及其对物体运动的影响的学科。
它在航空航天领域中起着至关重要的作用，不仅可以帮助我们理解飞机和火箭的飞行原理，还可以用来优化设计、提高效率和安全性。
在本文中，我们将介绍一些与空气动力学相关的关键术语，以帮助读者更好地理解这个领域。
1. 空气动力学（Aerodynamics）空气动力学是研究气体在运动物体表面产生的力学效应的科学。
它涉及流体力学、力学和热力学等领域的知识。
通过分析气体流动规律，可以预测物体的运动、阻力和升力等参数。
2. 流场（Flow Field）流场是指空气或气体在物体周围的流动状态。
空气动力学中的流场可以通过数学模型和实验来描述和分析。
了解流场可以帮助我们研究物体受力和运动的规律。
3. 阻力（Drag）阻力是指物体在运动中受到的与速度方向相反的力。
当物体在空气中移动时，面对气体的粘性和惯性影响，会产生阻力。
阻力的大小取决于物体的形状、速度和流场状况。
4. 升力（Lift）升力是指垂直于运动方向的力，也是飞行器保持浮空或升起的关键力量。
升力的产生源于空气动力学中的贴面效应和伯努利定律。
飞行器通常利用翼面的形状和倾角，通过改变气流的速度和压力分布，获得升力。
5. 翼效（Wing Efficiency）翼效是指在产生升力的同时，减小阻力的能力。
一个高效的翼面设计可以使飞行器在给定的马赫数下获得更大的升力，同时降低阻力，提高燃烧效率和航程。
6. 翼面（Airfoil）翼面是拥有空气动力学特性的平面或曲面。
常见的翼面形状有对称翼和非对称翼，它们的流场效应和升力系数有所不同。
飞机、直升机和风力发电机等设备都采用翼面来实现升力或减小阻力。
7. 空气动力学系数（Aerodynamic Coefficients）空气动力学系数是用来描述物体在特定运动状态下受到的气流作用的参数。
常见的系数有升力系数、阻力系数和升阻比等。
它们的计算和实验测定可以精确地预测和分析物体在不同飞行状态下的性能。
空气动力学原理
空气动力学原理空气动力学是研究空气在物体表面流动时所产生的力学行为的学科。
它是飞行器设计与研究的重要基础，对于飞行器的性能和安全具有重要影响。
本文将简要介绍空气动力学原理的基本概念和应用。
一、气动力与气动特性空气动力学研究中的核心概念是气动力和气动特性。
气动力指的是空气对物体施加的作用力和力矩，它通常分为升力和阻力两种。
升力是垂直于物体运动方向的力，使飞行器能够克服重力飞行；阻力是沿着物体运动方向的力，阻碍飞行器的前进速度。
气动特性是指空气动力学中涉及到的一些重要参数，如攻角、迎角、升力系数和阻力系数等。
攻角是指物体前进方向与气流的夹角，迎角是指物体前缘与气流的夹角。
升力系数是升力与流体密度、速度和物体参考面积的比值，阻力系数是阻力与密度、速度和参考面积的比值。
二、气流的流动状态空气动力学研究中的另一个重要概念是气流的流动状态。
根据空气流动的速度和流动性质，气流可以分为层流和湍流。
层流是指气流顺着固定方向，流速均匀稳定，流线整齐；湍流则是气流速度不规则，流线混乱，表现为涡旋、涡流和气流分离等。
气流的流动状态直接影响着物体所受到的气动力。
层流状态下，气动力较小，表面摩擦阻力小；而湍流状态下，气动力较大，摩擦阻力较大。
因此，在飞行器设计中，需要合理选择气动外形和控制飞行器表面气流状态，以减小气动阻力，提高飞行性能。
三、空气动力学的应用空气动力学原理在飞行器设计和研究中具有广泛应用，以下是一些常见的应用领域：1. 飞机设计与改进：空气动力学原理为飞机的气动外形设计和改进提供了理论基础。
通过对气流状态和物体形状的研究，可以减小飞机的阻力、提高升力，使飞机能够更高效地飞行。
2. 目标识别与伪装：空气动力学原理也被应用于军事领域的目标识别和伪装。
通过改变目标表面的形状或表面材料，可以减小目标的雷达反射截面，从而降低目标被探测和追踪的概率。
3. 车辆运输与能源效益：空气动力学原理在汽车和列车设计中也有广泛应用。
空气动力原理
空气动力原理空气动力原理是指在空气中运动的物体所受到的力学原理。
空气动力学是研究空气对物体运动的影响和物体运动对空气的影响的科学。
空气动力原理在天然界和工程领域中有广泛的应用。
本文将从空气动力原理的基本概念、应用领域以及相关实例进行介绍。
一、空气动力原理的基本概念空气动力原理是基于流体力学的理论，主要研究物体在空气中运动时所受到的力。
根据伯努利原理，当空气通过物体时，其速度增加，压力减小，从而产生一个向物体方向的压力差，即气动力。
空气动力原理的基本概念包括气动力、升力、阻力和卡门涡街等。
气动力是指物体在空气中运动时所受到的力，它由压力和阻力组成。
当物体在空气中运动时，空气分子与物体表面发生碰撞，产生压力。
同时，空气的黏性导致物体运动时产生阻力，阻碍物体前进。
升力是指物体在空气中运动时产生的向上的力。
根据伯努利原理，当空气通过物体顶部时，由于流速增加，压力减小，从而产生一个向上的压力差。
这个压力差就是升力，使得物体能够克服自身重力而向上运动。
阻力是指物体在空气中运动时受到的阻碍力。
当物体在空气中运动时，空气分子与物体表面发生碰撞，产生黏性阻力和湍流阻力。
黏性阻力主要与物体表面粗糙度和空气黏性有关，湍流阻力主要与物体形状和速度有关。
卡门涡街是指物体在空气中运动时，空气流动产生的涡旋结构。
当物体运动速度较快时，空气流动会产生涡旋结构，这些涡旋会影响物体运动，并且会产生噪音和振动。
1. 航空航天领域：空气动力原理是设计飞机和导弹的基础。
通过研究空气动力原理，可以确定飞机的气动布局、翼型和机翼的升力和阻力特性，以及飞行时的稳定性和操纵性。
2. 汽车工程：空气动力学在汽车工程中的应用越来越重要。
通过优化汽车外形设计，减小车辆的风阻，可以提高汽车的燃油经济性和行驶稳定性。
3. 建筑工程：在高层建筑、大型桥梁和城市规划中，空气动力原理的应用可以减小风的影响，提高建筑物的稳定性和安全性。
4. 运动器械设计：空气动力学在运动器械设计中起着重要的作用。
空气动力学原理
空气动力学原理
空气动力学是研究空气流动的力学学科，它涉及空气流动的形态、物理性质、温度、压强等特性及其在器件内的传播。
它是飞行器设计的基础，是军事飞行器、商业飞行器、宇宙飞船和气象飞艇的关键技术，也是其他航空器件，如风力涡轮机、涡轮机和火箭发动机等的关键技术。
空气动力学解释了空气流动的相互作用，反映了空气中的压强和温度的变化。
它涉及流体力学中的许多概念，如流体的流动、静力学、压力分布、流速、热传导和湍流等，以及空气中的湍流、紊流和涡轮流等。
空气动力学的应用非常广泛，在航空领域，它可以帮助研究人员设计更有效的飞行器，提高飞行器的性能，提供有效的抗阻能力和操纵性能。
它也可以用于研究飞行器的气动设计，改善空气动力学表现，以及飞行器发动机和空气动力学系统的设计。
空气动力学也可以用于研究其他流体，如水流、气体流动和热流等，用于研究建筑结构、汽车发动机、涡轮机和火箭发动机的流体力学。
总之，空气动力学是一门涉及空气流动的力学学科，其应用非常广泛，在航空工程、热力学、流体力学和燃料动力学等领域有着重要作用。
空气动力学基础
空气动力学基础空气动力学是研究空气对物体的作用力和物体在空气中运动规律的学科。
它在航空航天工程中起着重要的作用。
本文将介绍空气动力学的基本概念、主要原理和应用。
一、空气动力学概述空气动力学是围绕着气体流动学和力学展开的学科，主要研究气体与物体相互作用产生的力以及物体在气体中的运动。
空气动力学基础理论包括气体流动方程、边界条件和流场特性等。
它是航空航天工程设计和性能分析的重要依据。
二、空气动力学原理1. 气体流动方程空气动力学中的主要流动方程是连续性方程、动量方程和能量方程。
连续性方程描述了流体的质量守恒，动量方程描述了流体的动量守恒，能量方程描述了流体的能量守恒。
2. 升力和阻力在运动中的物体受到空气的作用力，其中最重要的是升力和阻力。
升力使得物体能够克服重力向上运动，而阻力则阻碍物体的运动。
这两个力的大小和方向与物体的形状、速度和气体性质等有关。
3. 测试和模拟为了研究物体在空气中的行为，人们通常会进行实验和数值模拟。
实验方法包括风洞试验和模型试飞等，而数值模拟则利用计算机技术对气体流动进行数值计算和模拟。
三、空气动力学应用1. 飞行器设计空气动力学是飞行器设计的重要基础。
通过研究飞行器在不同速度和高度下的空气动力学特性，可以优化飞行器的外形设计，提高其升阻比，提高飞行效率和安全性。
2. 空气动力学仿真使用计算机模拟和仿真技术，可以在设计阶段对飞行器进行空气动力学分析。
这样可以预测飞行器在各种工况下的性能和稳定性，指导设计改进。
3. 空气动力学研究空气动力学研究不仅应用于飞行器设计，还广泛用于其他领域，如汽车、建筑物和体育器材等的设计和优化。
通过研究空气动力学原理，可以改进产品性能，提高安全性和舒适度。
四、结论空气动力学作为研究物体在空气中运动的学科，对于航空航天工程和其他领域的设计和性能分析至关重要。
通过学习空气动力学的基本概念和原理，并运用到实际应用中，可以推动科技的进步，提升产品的质量和性能。
空气动力学原理
空气动力学原理一、引言空气动力学是研究物体在空气中运动时所受到的力和运动规律的学科。
它对于理解飞行器的飞行性能和改进设计具有重要意义。
本文将介绍空气动力学原理的基本概念、主要定律和应用领域。
二、空气动力学基本概念1. 空气动力学：空气动力学是研究物体在空气中受到的力和运动规律的学科。
它是力学的一个分支，主要研究速度较大的流体中物体受力和运动的规律。
2. 流体力学：流体力学是研究流体（包括液体和气体）运动规律的学科。
空气动力学是流体力学中的一个分支，专门研究空气中物体受力和运动的规律。
三、空气动力学定律1. 法向力和阻力：当物体在空气中运动时，空气对其表面施加的力主要分为法向力和阻力。
法向力垂直于物体表面，阻力与物体的运动方向相反，阻碍物体继续前进。
2. 升力和重力：空气动力学中一个重要的概念就是升力和重力。
升力是垂直于运动方向的力，使得物体能够在空气中飞行。
重力是向下的力，使得物体保持在地面上。
3. 薄翼剖面理论：薄翼剖面理论是空气动力学研究中的基本模型，它假设翼面是一条紧密地包绕在地面上的非常薄的曲线。
根据薄翼剖面理论，翼面受到的升力主要与运动速度、攻角以及翼面的形状等因素有关。
四、空气动力学的应用1. 飞行器设计：空气动力学原理对于飞行器设计具有重要意义。
通过研究升力和阻力等参数，可以优化飞行器的外形和机翼设计，提高飞行性能和燃油利用效率。
2. 汽车工程：空气动力学原理也在汽车工程中得到广泛应用。
研究车辆在高速行驶时的空气阻力，可以减少车辆的空气阻力，提高燃油经济性和行驶稳定性。
3. 建筑设计：空气动力学原理在建筑设计中也有实际应用。
通过在建筑物表面设计气动流线型，可以减少气流的阻力，提高建筑物的抗风性能。
4. 能源利用：空气动力学原理还可以应用于风能和水力发电等能源利用领域。
通过优化叶片形状和位置，可以提高风能和水力的转化效率。
五、结论空气动力学原理是研究物体在空气中运动时所受力和运动规律的学科，在飞行器设计、汽车工程、建筑设计和能源利用等领域都有广泛的应用。
空气动力学的概念
空气动力学的概念
空气动力学是研究空气流动与物体运动之间相互作用的科学领域。
它研究的对象包括飞行器的气动力、风力发电、气流在建筑物周围的行为等。
空气动力学涉及流体力学、热力学和控制论等多个学科的知识。
它研究的主要内容包括空气流动的基本方程、流场的数值求解、边界层理论、空气动力性能分析与优化等。
在空气动力学中，空气被视为不可压缩的理想气体，其流动由流体力学的基本方程（连续性方程、动量方程和能量方程）描述。
通过数值计算方法，可以求解出流体场的速度和压力分布，从而得到物体所受的气动力。
在飞行器设计中，空气动力学起着至关重要的作用。
例如，借助空气动力学，可以分析飞机的升力、阻力和操纵性能，从而改进设计，提高飞行器的性能。
同时，空气动力学也适用于其他领域。
例如，在建筑物设计中，空气动力学可以用来分析气流对建筑物的影响，以改善建筑物的通风和能源利用效率。
总之，空气动力学的概念是研究空气流动与物体运动之间相互作用的科学领域，它对于飞行器设计、建筑物空气流动分析等具有重要意义。
空气动力学的定义
空气动力学的定义空气动力学是研究空气流动的力学学科，在这个学科中，研究空气的物理性质，特别是它的流动性质。
这种力学分析涉及流体流动状态的许多性质，包括压力、密度、速度和增长、力学能量、热能及其在空气动力学中的转换等。
空气的流动受到各种力的影响，而空气动力学主要聚焦于研究不同类型的流体在周围环境中受力的作用，例如地心引力、空气密度、气流升力、空气分子间的相互作用等。
空气动力学的研究有助于我们更好地理解气流和气流的相关特性，这对决定航空器的飞行性能和定位飞行路线有着重要的意义。
例如，空气动力学工程师会通过设计飞机的机翼形状和背补流以提升其机动性能、或设计吸气系统和排气道以减少发动机排放的污染物。
此外，空气动力学也被用于研究导弹和太空火箭，以及助推器等飞行器，以实现其飞行任务。
空气动力学是一门多学科的学科，主要建立在气体力学、流体力学和气体动力学的基础上，受到数学、物理、化学等学科的影响。
气体力学建立了宏观的概念和方法，用于解释气体的整体行为，其研究对象主要是对密集的气体进行统计分析；而流体力学则探讨气体如何慢慢从一种平衡状态转化为另一种不同的状态，以及不同形变量如压强、流速、粘度等之间的关系等；而气体动力学则是研究使得空气在空中受到外界力的影响，以及它们对空气流动的影响。
在空气动力学中，非常重要的概念是空气的动压力和诱导压力。
动压力是一种力量，它是空气流动的主要力量，这种力量是源自空气运动的动能而产生的，是空气流动的重要组成部分；而诱导压力则是一种被拉伸力，它是源自空气流体中的分子扰动，它会影响空气流动的速度、方向等。
此外，由于空气流动的复杂性，空气动力学也在研究风洞试验，以提供可靠的空气流动参数，如压力、速度、温度等，来研究飞机结构和机翼气动力学特性等。
空气动力学的研究不仅可以让我们更好地了解空气流动，也是研究航空技术的重要理论基础，它也是机械工程、气象学和物理学等学科的重要内容。
因此，空气动力学的重要性不言而喻，它不仅是航空工程师的重要知识，而且也开发了许多新的发动机和飞行器，为各种航空技术做出了贡献。
关于空气动力学
关于空气动力学一．什么是空气动力学空气动力学是力学的一个分支，它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。
它是在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。
二．空气动力学最早对空气动力学的研究，可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种猜测。
17世纪后期，荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力；1726年，牛顿应用力学原理和演绎方法得出：在空气中运动的物体所受的力，正比于物体运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度。
这一工作可以看作是空气动力学经典理论的开始。
在航空方面：19世纪末，经典流体力学的基础已经形成。
20世纪以来，随着航空事业的迅速发展，空气动力学便从流体力学中发展出来并形成力学的一个新的分支航空要解决的首要问题是如何获得飞行器所需要的举力、减小飞行器的阻力和提高它的飞行速度。
这就要从理论和实践上研究飞行器与空气相对运动时作用力的产生及其规律。
1894年，英国的兰彻斯特首先提出无限翼展机翼或翼型产生举力的环量理论，和有限翼展机翼产生举力的涡旋理论等。
但兰彻斯特的想法在当时并未得到广泛重视。
约在1901～1910年间，库塔和儒科夫斯基分别独立地提出了翼型的环量和举力理论，并给出举力理论的数学形式，建立了二维机翼理论。
1904年，德国的普朗特发表了著名的低速流动的边界层理论。
该理论指出在不同的流动区域中控制方程可有不同的简化形式。
19世纪是流体动力学全面发展的阶段，法国工程师纳维和爱尔兰数学家斯托克斯建立了粘性流体运动方程。
现代意义上的流体力学成立于20世纪初，以德国科学家普朗特创立的边界层理论为标志。
普朗特开创了边界层论和有限翼展升力线理论，被称为近代流体力学和空气动力学的奠基人。
1906年，俄国科学家和空气动力学家儒科夫斯基引入了环量的概念，发表了著名的升力定理，奠定了二维机翼的基础。
空气动力学原理
空气动力学原理
空气动力学原理是指研究空气在物体表面上受到静压、动压、旋度、
粘性等不同影响而形成的气动力。
空气动力学的研究集中在研究受影
响的表面的外部流体(空气)的特性和性能。
空气动力学拓展了实验物
理学，以空气作为研究流体，用来研究物理流体对物体表面的作用，
包括气流速度、气动力、压强和温度等。
空气动力学的研究是有许多分支的，例如气动力学、气动学、流体动
力学等。
有了这些基础的知识，以及涉及的许多计算公式和实验知识，可以帮助我们更好地了解在物体表面发生的空气动力学变化。
气动力学是空气动力学最重要的研究分支，其中研究空气动力对表面
产生的动力效应。
气动力可以在气动学中用各种方法来分析，包括紊流、旋转流、湍流、冲击波等，这些流体动力学理论都可以用来估计
一个物体表面受到的气动力大小。
空气动力学的研究也可以帮助工程师们用于设计和分析各种设备的性能，从风力发电机、风机、飞机翼、飞行器和船体等受力影响的设备，都可以应用空气动力学原理来实现更好的性能和效率。
而空气动力学
原理也可以应用于新型飞行器的设计中，例如无人机、火箭等，帮助
研究者们优化飞行器的结构和控制，以实现飞行器的预期性能。
因此，空气动力学是一门极其重要的科学，它的研究不仅影响到了空
气动力的理解和应用，而且也可以用于设计新型的飞行器、优化空气
中的湍流和紊流等，从而实现更高的性能和效率。
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空气动力学崔尔杰*(中国航天科技集团第701研究所)本文简要回顾空气动力学发展的历史及其在航空航天飞行器研制中的作用，对现代空气动力学新的发展趋势和新一代航天飞行器研制中可能遇到的关键气动力问题进行探讨和分析，并对今后发展提出看法。
一、空气动力学与航空航天飞行器发展空气动力学是研究空气和其他气体的运动规律以及运动物体与空气相互作用的科学，它是航空航天最重要的科学技术基础之一。
1．空气动力学推动20世纪航空航天事业的发展1903年莱特兄弟研制成功世界上第一架带动力飞机，实现了人类向往已久的飞行梦想。
为了研制这架飞机，他们进行过多次滑翔试验，还为此建造了一座试验段为0.01m2的小型风洞。
正是这些努力，加上综合运用早期的空气动力学知识，最终获得了成功。
20世纪初，建立在理想流体基础上的环量和升力理论以及普朗特提出的边界层理论奠定了低速飞机设计基础，使重于空气的飞行器成为现实。
40年代中期至50年代，可压缩气体动力学理论的迅速发展，以及对超声速流中激波性质的理论研究，特别是跨音速面积积律的发现和后掠翼新概念的提出，帮助人们突破“音障”，实现了跨音速和超音速飞行。
50年代中期，美、苏等国研制成功性能优越的第一代喷气战斗机，如美国的F-86、F-100，苏联的米格-15、米格-19等。
50年代以后，进入超音速空气动力学发展的新时期，第二代性能更为先进的战斗机陆续投入使用，如美国的的F-4、F-104，苏联的米格-21、米格-23，法国的幻影-3等。
1957年苏联发射第一颗地球人造卫星和1961年第一艘载人飞船“东方号”升空，被认为是空间时代的开始。
美、苏两国在战略导弹和航天器发展方面的激烈角逐，促使超音速和高超音速空气动力学得到迅速发展。
两个超级大国都投入巨大力量，致力于发展地面模拟设备，开邻近高超出音速空气动力学和空气热力学的研究。
航天方面的研究重点放在如何克服由于高超音速飞行和再入大气层，严重气动加热所引起的“热障”问题上在钱学森先生倡导下诞生了一门新的学科，即物理力学，为航天器重返大气层奠定了科学基础。
航空方面的研究重点则放在了发展高性能作战飞机、超音速客机、垂直短距起落飞机和变后掠翼飞机。
这一时期，空气动力研究方面的另一项重要成就是“超临界机殿”新概念的提出，它可以显著提高机翼的临界马赫数。
20世纪70年代后，脱体涡流型和非线性涡升力的发现和利用，是空气动力学的又一重要成果。
它直接导致了第三代高机动性战斗机的产生，如美国的F-15、F-16，苏联苏-27、米格-29和法国的“幻影2000”。
20世纪80年代以后，由于军事需求的强力推动，美、苏两国都开始加紧研制第四代战斗机和高超音速飞行器以及跨大气层飞行器，其中最有代表性的是1981年美国发射的航天飞机。
由此形成了现代空气动力学发展的新时期。
2． 21世纪航空航天事业事业发展的基础1986年美国宣布执行单级入轨的国家空气飞机计划（NASP），希望能在20世纪末研制出马赫数为25的空天飞机，但由于作为动力的氢燃料超燃冲压发动机研制中遇到了难于克服的困难，不得不于1994年宣布停止研制。
随后又制订了以火箭发动机为动力、可重复使用的空天运载器X-33、X-34和X-37的发展计划，后因X-33液氢储箱复合材料脆性断裂等一系列技术问题和财政等其他方面的原因，上述研制计划于2001年3月终止。
以后，美国空军和NASA还分别实施了“高超技术”（Hytech）和“高超-X”（Hyper-X）计划，但进展并不顺利，作为该计划的第一架X-43A首飞失败，2002年进行的另一次飞行试验也因火箭助推器出现故障而未能成功。
美国人在总结这些研制教训时才认识到，一系列高超声速流的基础研究储备不够和风洞等地面模拟设备能力的严重不足是导致失败的主要原因。
1996年美国制订了21世纪空军装备发展的战略性文件，提出建立全球快速机动反应和灵活作战保障能力，全方位占领空中优势的明确目标。
航空方面以美国F-22、联合攻击战斗机（F-35）为代表的第四代战斗机，将高机动性、敏捷性、超音速巡航能力、高隐形能力、更大的高度/速度范围等诸多优异性能集于一身，对空气动力学、动力推进、电子控制和材料、工艺等技术提出了更高要求。
3．我国的空气动力学研究1949年以前，我国空气动力学研究的基础非常薄弱。
中华人民共和国成立后，党和国家高度重视航空航天事业，空气动力学因而获得蓬勃发展。
1956年，北京空气动力研究所成立，这是我国第一个综合性的空气动力研究试验基地。
1958年，为适应航空发展的需要，建立了沈阳空气动力研究院。
1976年，在四川绵阳成立国家级的中国空气动力研究与发展中心，至今已建成各类中大型地面模拟实验设备，包括试验段尺寸为6m*8m的低速风洞、2m激波风洞、2.4m跨超音速风洞、200m弹道靶等共30余座。
经过50多年的努力，我国的空气动力学取得了很大进展，基本能满足现在型号选型和部分定型试验要求。
在发展理论与数值计算、地面模拟试验和飞行试验以及在解决型号气动问题方面取得了大批研究成果，使得对飞行器气动特性的预测能力和设计水平有了很大的提高，为我国飞机、战术战略导弹、运载火箭、卫星和其他型航天器研制做出重要贡献。
但与美国和俄罗斯相比，无论是实验设备、计算手段还是基础研究都还有明显差距。
二、未来发展面临的新问题1．空气动力学面临许多挑战性的问题今后10年或更长一些时间，航空航天技术必将有更大发展。
正在研制和有可能开始投入研制的航空航天飞行器，主要有以下几种。
（1）高机动性作战飞机。
美国计划于2005年装备部队的F-22第四代战斗机，F-35联合攻击战斗机和俄罗斯正在研制的1.44高机动验证机，以及今后可能发展的更先进的第五代战斗机和无人作战飞机，都属于高机动性作战飞机。
这类飞机具有超音速巡航、过失速机动、高度隐形和短距起降能力，是未来进行空战和掌握制空权的主要装备。
其发展面临许多有待突破的空气动力学问题，如提高升阻比、减低超音速零升阻力、气动力主动控制（ACT）等。
而为了提高飞机的机动性和敏捷性，对非定常空气动力学，尤其是对有分离、激波及旋涡的非定常流亟待加强研究。
（2）可重复使用的高超音速空天飞行器。
这种飞行器集飞机、运载器和航天器等多功能于一身，能在大气层内高速飞行，也能进入外层空间在轨运行。
它的飞行马赫数可以超过20，能快束反应做到全球“即时到达”，既可以作为高速运输工具，又可担负空间武器发射平台和实施侦察预警和对敌攻击的任务，是21世纪进入空间、控制空间和争夺制天权的关键武器装备。
但在气动力方面，如何增升、减阻、气动防热、喷流控制和适应宽广飞行环境的能力等，还需要进一步研究。
超燃吸气式发动机是这类空天飞行器的主要动力装置，但其中一些重要空气动力学问题也远未搞清楚。
（3）大型高速民航机和军用运输机。
包括“协和号”的改进和后继型号、类似日本超音速运输计划（NEXST）中拟发展的超音速运输机和超大装载量（可达1000人）高速民航客机。
在解决了安全性、经济性和噪声环境污染问题后，这些大型飞机将投入使用，可大大节省空中旅行时间，对快速空中支援、后勤保障和经济发展都会有巨大促进作用。
其主要气动力问题是如何增升、减阻，降低气动噪声，进一步缩短起降距离，以及有效操纵和飞行稳定性等。
（4）地效飞行器。
包括近地掠海飞行器巡航导弹。
由于在地效区内脱离水面飞行，可不受水文、地理条件的限制，又有海面杂波掩护，雷达很难发现，是信息战的“盲区”，有很大的隐蔽性和突击性，是实施“超平面登陆作战”的理想装备。
此外，地效区飞行的升阻比高、装载量大，经济、安全、快速，作为军事运输和客运都有很大的优越性，具有很大的发展潜力。
主要气动力问题是如何近地（水）平飞稳定、动力增冲、增强抗风浪能力、极低飞高下的有效控制等。
（5）微型飞行器。
微型飞行器是20世纪90年代提出的新概念飞行器，有极为广阔的应用前景。
军事方面，可用于低空战场侦察、作战效果评估、通信中继和对地面目标实施有限攻击。
民用方面，可用于环境监测、交通监控、资源勘察、空中摄影、森林防火等。
微型和纳型卫星，有很高的实用性和经济性，今后发射量会大幅度增加。
主要气动力问题是如何实现低雷诺数流动、高升力和推进机制，以及抗干扰和稳定飞行能力等。
（6）智能控制可变形体飞行器。
由于MEMS技术、智能材料与结构、智能自主控制技术的发展，人们已有可能研制出智能控制可变形体飞行器。
它将通过设置在飞行器内部的敏感元件、信号采集与分析决策系统、执行机构的自动装置，自主改变形体，对变化的外界环境做出即时响应，以保持不同飞行条件下的最优状态。
美国NASA制订的“21世纪航空发展展望”中已对这种飞行器有过设想，并企望在2030年左右将其变为现实。
其涉及的气动问题主要是微流体力学、自适应形体空气动力学、智能流动控制等。
此外，战略战术导弹、各种应用卫星、无人侦察作战飞机、武装直升机和激光、动能等新概念武器等，也是今后将着重发展的航空航天飞行器类型，这里不作讨论。
上述这些飞行器的研制，对空气动力学发展提出了许多具有挑战性的课题，如超声速和高超声速边界层转捩、湍流、大攻角非定常流动分离导致的复杂流场预测、实验及控制、增升减阻、喷流干扰与推力转向、气动隐身、地面效应、低雷诺数流动与微流体力学、高温气体动力学与气动防热、超燃冲压发动机内流空气动力学与空气热力学等，它们一般都涉及高度非定常、非线性，包括物理/化学变化效应的时空瞬变流场等，有很大的难度。
2．现代空气动力学的发展趋势分析现代空气动力学发展，可以看出如下四个提点。
一是设计要求是综合性的，充分反映了多学科交叉的提点，如隐身、超音速推进、防热结构、智能控制、MEMS技术等。
因此，如何充分运用多学科综合、一体化设计和多目标优化方法，将成为解决问题的关键。
二是不仅要求对宏观流动现象和总体气动性能给出最终结果，而且要求对流场结构和流动细节有深入的了解。
因此，对理论、试验和数值模拟都提出了更高的要求，三者密切结合才有可能使问题得到圆满解决。
其作为最终检验的飞行试验，有非常重要的意义，但这是我国的薄弱环节。
三是航空航天技术迅速发展的新现象和新问题层出不穷，急需开展原创性的工作，因此，对物理机制和数学建模问题应给予高度重视，其基础则是大量实验和数值模拟所提供的丰富信息。
四是经济上的可承受性是发展新型航空航天飞行器一个重要的指导原则，要搞“用得起的装备”。
只有在空气动力学研究上有原创性的突破，才能导致新的创新设计和新的技术出现，从而降低研制和生产费用。
这些要求反映了现代空气动力学研究工作的发展趋势。
三、加强领导，统一规划，迎接挑战航空航天技术对空气动力学提出了一系列复杂而困难的新课题，面对如此众多的挑战，在规划空气动力学今后的发展时，我们必须结合我国的国情和实际需求，做出“有所为，有所不为”的选择。