1空气动力学基础重点梳理
空气动力学复习(1)
空气动力学复习一.大气物理构成成分：主要是氮气和氧气；按体积计算：氮气约78％；氧气约21％；其它约1％。
物理参数：温度、压力、密度；与飞行有关的其它参数：粘性、压缩性、湿度、音速；1.密度单位：公斤/平方米;大气密度随高度的变化规律:高度升高,密度下降;近似指数变化;2.温度单位：摄氏温度C、华氏温度F、绝对温度K;不同温度单位的对应公式：C=(F-32)*5/9; K=C+273.15大气温度与高度的关系，对流层每上升1000M，温度下降6.5摄氏度。
3.大气压力单位:毫米汞柱,帕,平方英寸磅,平方厘米千克,国际计量单位:帕.海平面15摄氏度时的大气压力:几种表示单位,数值;29.92inHg,760mmHg,1013.25hPa,14.6959psi,1.03323kg/cm2.4.粘性：特性;流体内两个流层接触面上或流体与物体接触面上产生相互粘滞和牵扯的力。
大气粘性主要是由于大气中各种气体分子不规则运动造成的.气体的粘度系数随温度升高而增大；没有粘性的流体称为理想流体。
5.可压缩性：一定量的空气在压力或温度变化时，其体积和密度发生变化的特性；6.湿度：相对湿度：大气中所含水蒸汽的量与同温度下大气能含有的水蒸气最大量之比。
温度越高，能含有的最大量越大，露点温度：大气中相对湿度为100%时的温度；7.音速：在同一介质中，音速的速度只与介质的温度有关；大气中的音速：V=20.1（T)1/2 M/S从地球表面到外层空间。
气层依次是：对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层；对流层的高度：极地8KM，中纬度11KM，赤道12KM.二、空气动力学1基本概念1.1相对运动原理：1.2.连续性假设：1.3.流场、定流场、非定流场：流场：流体流动所占据的空间；定常流：流动微团流过时的流动参数（速度、压力、温度、密度等）不随时间变化的流动；非定常流：流动微团流过时的流动参数（速度、压力、温度、密度等）随时间变化的流动；与之对应的流场称为定流场和非定流场。
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。
空气动力学基础要点[整理版]
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空气动力学基础（教学重点）绪论（1学时）第一章,,,,,,,,,,流体静力学（5学时）1、掌握连续介质假设的概念、意义和条件；2、了解掌握流体的基本物理属性，尤其是易流性、粘性、压缩性等属性的物理本质和数学表达；3、掌握流体力学中作用力的分类和表达、静止流体中压强的定义及其特性；4、初步掌握静止流体微团的力学分析方法，重点掌握流体平衡微分方程的表达及其物理意义；5、在流体平衡微分方程的应用方面，掌握重力场静止液体中的压强分布规律，重点掌握标准大气问题。
第二章,,,,,流体运动学与动力学基础（12学时）1、了解两种描述流场的方法的区别与特点，重点掌握欧拉法下加速度的表达和意义2、掌握流体微团的几种变形和运动及其数学表达，掌握流体微团的运动分解与刚体运动的异同；3、了解系统分析方法与控制体分析方法的区别与联系，了解雷诺输运方程的表达及意义；4、空气动力学基本方程是本章重点，积分形式方程要掌握质量方程、动量方程和能量方程的表达和意义，并会用它们解决实际工程问题；微分形式方程要重点掌握连续方程、欧拉方程和能量方程的表达和意义；掌握微元控制体分析方法；掌握伯努利方程的表达、意义、条件和应用；5、重点需要掌握的概念：流线、流量、散度、旋度、位函数、流函数、环量与涡的表达、意义及其相互之间的关系；第3章,,,,,,,,,,低速平面位流（6学时）3．1,,,,,,,,,,平面不可压位流的基本方程及其边界条件二维流动不可压无旋流动的基本方程是位函数满足的拉普拉斯方程不穿透条件（可滑移条件）拉普拉斯方程的叠加原理，速度也可叠加，压强不可叠加流函数也满足拉普拉斯方程3.2,,,,,,,,,,几种简单的二维位流各基本解的速度、位函数、流函数直匀流源，汇偶极子，偶极子的形成，轴线，方向点涡点涡的环量3．3,,,,,,,,,,一些简单的迭加举例直匀流加点源压强系数直匀流加偶极子达朗培尔疑题直匀流加偶极子加点涡儒可夫斯基升力定理了解二维对称物体绕流的数值解粘性流体动力学基础（4学时）流体粘性及其对流动的影响（流体的粘滞性，粘性流体运动特点）粘性流体的应力状态（理想流体与粘性流体作用面的受力特点，粘性流体的应力状态）广义牛顿内摩擦定理粘性流体动力学方程N-S方程粘性流体运动的基本性质（了解Re实验）边界层理论及其近似（6学时）边界层近似及其特征平面不可压缩流体层流边界层方程平板层流边界层相似解边界层动量积分方程（应用例子）边界层的分离现象第6,,,,,章,,,,,,,,,,高速可压流(12)6.1,,,,,,,,,,热力学基础知识（掌握）热力学的物系；平衡过程和可逆过程热力学一定律：内能和焓热力学第二定律，熵气体的状态方程完全气体等熵过程关系式6.2,,,,,,,,,,音速和马赫数（重点）现象微弱扰动传播过程与传播速度——音速音速公式马赫数6.3,,,,,,,,,,高速一维定常流（重点）一维定常绝热流的能量方程一维定常绝热流参数间的基本关系式总温T0,,总焓,临界点,,,,,,速度系数使用驻点参考量的参数关系式使用临界参考量的参数关系式等熵管流的速度与截面积关系，拉瓦尔管喷管的设计压强比，,,,,,M（λ）及流量的计算6.4,,,,,,,,,,微弱扰动的传播区，马赫锥（重点）马赫角6.5 ,,,,,,,,,,膨胀波（介绍）壁面外折dδ外折δ诸参数的变化趋势超音速流绕外钝角膨胀的计算6·6,,,,,,,,,,激波正激波（重点）正激波的形成，计算弱激波可以看作等熵波斜激波（介绍）波前波后气流参数的关系激波图线及应用压强决定激波圆锥激波（介绍）收敛—扩张喷管在非设计状态下的工作（介绍）。
空气动力学前六章知识要点
空气动力学基础前六章总结第一章 空气动力学一些引述1、 空气动力学涉及到的物理量的定义及相应的单位①压强：是作用在单位面积上的正压力，该力是由于气体分子在单位时间内对面发生冲击（或穿过该面）而发生的动量变化，具有点属性。
0,lim →⎪⎭⎫ ⎝⎛=dA dA dF p 单位：Pa, kPa, MPa 一个标准大气压：101kPa②密度：定义为单位体积内的质量，具有点属性。
0,lim →=dv dvdm ρ 单位：kg/㎡ 空气密度：1.225Kg/㎡③温度：反应平均分子动能，在高速空气动力学中有重要作用。
单位：℃ ④流速：当一个非常小的流体微元通过空间某任意一点的速度。
单位：m/s ⑤剪切应力：dy dv μτ= μ：黏性系数 ⑥动压：212q v ρ∞∞∞= 2、 空气动力及力矩的定义、来源及计算方法空气动力及力矩的来源只有两个：①物体表面的压力分布 ②物体表面的剪应力分布。
气动力的描述有两种坐标系：风轴系（L,D ）和体轴系(A,N)。
力矩与所选的点有关系，抬头为正，低头为负。
cos sin L N A αα=- ， s i n c o sD N A αα=+ 3、 气动力系数的定义及其作用气动力系数是比空气动力及力矩更基本且反映本质的无量纲系数，在三维中的力系数与二维中有差别，如：升力系数S q L C L ∞=（3D ），cq L c l ∞='（2D ）L L C q S ∞≡,D D C q S ∞≡,N N C q S ∞≡,A A C q S ∞≡,M M C q Sl ∞≡,p p p C q ∞∞-≡,f C q τ∞≡ 二维：S=C(1)=C4、 压力中心的定义压力中心，作用翼剖面上的空气动力，可简化为作用于弦上某参考点的升力L,阻力D 或法向力N ，轴向力A 及绕该点的力矩M 。
如果绕参考点的力矩为零，则该点称为压力中心，显然压力中心就是总空气动力的作用点，气动力矩为0。
空气动力学知识点总结
空气动力学知识点总结一、概述空气动力学是涉及空气对物体运动产生的力学现象的学科，是研究空气的流动和物体在空气中运动时所产生的力及其相互作用的学科。
空气动力学在现代工程设计、航空航天、交通运输、建筑设计、气象学等领域都有广泛的应用。
二、基本概念1.空气动力学基础学科：空气动力学是理论力学、气体力学、热力学、流体力学等多个领域交叉的学科。
2.气动力学：指空气运动对物体所产生的力学效应和物体所受的力学反作用。
3.机翼：是创造升力的部分，承受飞行器全部重量的部分。
4.升力：是指在流体中飞行的物体所受的上升力。
5.阻力：是指在流体中移动的物体所受的阻碍力。
三、空气动力学的应用1.飞行器在飞行器方面的应用，空气动力学的重要性相当突出。
要使飞机的设计、制造、试验及飞行达到令人安全放心的水平，必须依靠空气动力学的理论和方法。
2.轮船船的航行速度直接受到水流的阻力，而气体在飞行器上产生的阻力同样发生在船身上，空气动力学理论可用于轮船的设计和制造。
3.高速列车在铁路运输领域，高速列车的瞬息万变的空气动力学作用是影响其行驶稳定性和运输安全的重要因素。
4.建筑设计在建筑领域中，从设计建筑物的表面阻力与表面空气动力学特征，到楼宇的空气流体力学设计以及可持续建筑的改进，空气动力学在建筑设计上的作用愈发重要。
5.运动器材设计在运动器材设计方面，空气动力学可用于设计高尔夫球头、拉力器、船桨、滑翔机等不同型号和用途的器材。
四、空气动力学知识点总结1.空气动力学的研究对象，包括流体的流动状态、物体的运动状态以及流体和物体之间的相互作用。
2.气体的运动状态与流速、压力、温度和密度等相关。
3.常用的空气动力学运动模型，包括旋转圆盘模型、圆柱模型、球模型、机翼模型等。
4.空气动力学方程主要有牛顿运动定律、伯努利定理、连续性方程、动量守恒方程、热力学第一定律等。
5.空气动力学实验包含风洞实验，飞行器模型的地面试验，飞行器在空中的试飞试验等。
空气动力学基础知识
空气动力学基础知识目录一、空气动力学概述 (2)1. 空气动力学简介 (3)2. 发展历史及现状 (4)3. 应用领域与重要性 (5)二、空气动力学基本原理 (6)1. 空气的力学性质 (7)1.1 气体状态方程 (8)1.2 空气密度与温度压力关系 (8)1.3 空气粘性 (9)2. 牛顿运动定律在空气动力学中的应用 (10)2.1 力的作用与动量变化 (11)2.2 牛顿第二定律在空气动力学中的体现 (13)3. 空气动力学基本定理 (14)3.1 伯努利定理 (15)3.2 柯西牛顿定理 (16)3.3 连续介质假设与流动连续性定理 (17)三、空气动力学基础概念 (18)1. 流体力学基础概念 (19)1.1 流速与流向 (20)1.2 压力与压强 (21)1.3 流管与流量 (22)2. 空气动力学特有概念 (23)2.1 空气动力系数 (25)2.2 升力与阻力 (26)2.3 空气动力效应与稳定性问题 (27)四、空气动力学分类及研究内容 (28)1. 空气动力学分类概述 (30)2. 理论空气动力学研究内容 (31)一、空气动力学概述空气动力学是研究流体（特别是气体）与物体相互作用的力学分支，主要探讨流体流动过程中的能量转换、压力分布和流动特性。
空气动力学在许多领域都有广泛的应用，如航空航天、汽车、建筑、运动器材等。
空气动力学的研究对象主要是不可压缩流体，即流体的密度在运动过程中保持不变。
根据流体运动的特点和流场特性，空气动力学可分为理想流体（无粘、无旋、不可压缩）和实际流体（有粘性、有旋性、可压缩）两类。
在实际应用中，理想流体问题较为简单，但现实生活中的流体大多具有粘性和旋转性，因此实际流体问题更为复杂。
空气动力学的基本原理包括牛顿定律、质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。
这些原理构成了空气动力学分析的基础框架，通过建立数学模型和求解方程，可以预测和解释流体流动的现象和特性。
第三讲 1空气动力学基础
升力
第三讲 第 52 页 第二章
粘性
3.3.1 低速附面层
① 附面层的形成
附面层，是气流速度从物面处速度为零逐渐增加到 99%主流速度的很薄的空气流动层。
速度 不受干扰的主流 附面层边界
物体表面
第三讲 第 53 页 第二章
●附面层厚度较薄
第三讲 第 54 页 第二章
●无粘流动和粘性流动
附面层的形成是受到粘性的影响。
转捩点 层流附 面层
紊流附面层
第三讲 第 59 页 第二章
●层流的不稳定性
AI AII
1 a
vI vII
2
PI PII
3
AI
AII
vI
vII
PI
PII
b
c
第三讲 第 60 页 第二章
●层流附面层和紊流附面层的速度型
第三讲 第 61 页 第二章
3.3.2 阻力的产生
•摩擦阻力(Skin Friction Drag) •压差阻力(Form Drag) •干扰阻力(Interference Drag) •诱导阻力(Induced Drag) 废阻力
相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人 的速度哪一个更快？
起 点
终 点
第三讲 第 40 页 第二章
●升力的产生原理
前方来流被机翼分为 了两部分，一部分从 上表面流过，一部分 从下表面流过。
由连续性定理或小狗 与人速度对比分析可 知，流过机翼上表面 的气流，比流过下表 面的气流的速度更快。
第三讲 第 41 页 第二章
II. 附面层厚度随气流流经物面的距离增长而增厚。
l
l
第三讲 第 57 页 第二章
空气动力学基础知识
3、中间层
中间层是在平流层之上，其顶端离地面的高度 大约为80～100公里。 中间层的特点： 1）随着高度的增加，空气的温度先升后降 中间层的气温，当高度增加到45公里时，由35 公里时的－56.5℃增加到40℃左右，再随着高度的 增加，到80公里时，温度降低到－65.5℃以下。 2）有大量臭氧存在。 3）有水平方向的风，且风速相当大。 4）空气质量很少，只占整个大气的三千分之一。 这层空气不利于飞机飞行，只有探空气球飞行。
四、国际标准大气（表）
飞机的飞行性能与大气状态(温度、气压、 密度等)密切相关，而大气状态是瞬息多变的， 为了便于比较飞机的飞行性能，就必须以一定 的大气状态作为衡量标准。国际航空协会组织 参照中纬度地区(北纬35º ～60º 之间)大气状态的 平均值，订出了大气的状态数值，作为计算和 试验飞行器的统一标准，以便于对飞机、发动 机和其他飞行器的试飞结果和计算结果加以比 较。处于这种状态下的大气，我们叫国际标准 大气。
2、空气的压缩性
一定质量的空气，当压力或温度改变时， 引起空气密度变化的性质，叫做空气的压缩性。 影响空气压缩性的主要因素： 1）气流的流动速度（v）。气流的流动速 度越大，空气密度的变化显著增大（或密度减 小的越多），空气易压缩（或空气的压缩性增 大）。 2） 空气的温度（t）。空气的温度越高， 空气的密度变化越小（或密度减小的越少） ， 空气不易压缩（或空气的压缩性减小）。
4）有云、雨、雾、雪等天气现象 地球表面的海洋、江河中的水由于太阳照射而不断蒸 发，使大气中常常聚集着各种形态的水蒸气，在空中形成 了“积雨云”，随着季节的变化，就会形成云、雨、雾、 雪、雹和打雷、闪电等天气现象。 5）空气的组成成分一定 对流层中几乎包含了全部大气质量的3/4，主要是由于 地球引力作用的结果。 由于对流层具有以上特点，会给飞机的飞行带来很大 影响。在高空飞行时，气温低，容易引起飞机结冰，温度 变化还会引起飞机各金属部件收缩，改变机件间隙，甚至 影响飞机正常工作。上下对流空气会使飞机颠簸，既不便 于操纵，又使飞机受力增大。
空气动力学知识点
空气动力学知识点空气动力学是研究空气在机体表面运动时产生的力学效应的学科。
空气动力学知识点涵盖了各种与空气流动有关的原理和现象，对于飞机、汽车、火箭等交通工具的设计和性能优化发挥着至关重要的作用。
下面将介绍一些关键的空气动力学知识点。
1. 升力和阻力在空气动力学中，升力和阻力是两个最基本的概念。
升力是指机翼等物体在飞行或运动时受到的垂直向上的力，使得物体能够获得提升力以保持飞行。
阻力则是运动物体在空气中受到的阻碍力，是飞机、汽车等移动物体必须克服的力量。
升力和阻力的大小和方向取决于空气流动的速度、密度、物体的形状等因素。
2. 卡门涡街卡门涡街是指当流体经过物体时，流体两侧产生的交错的涡流。
这些涡流会在物体后部形成一串被称为卡门涡街的旋涡，对物体的性能和稳定性产生重要影响。
减小或控制卡门涡街可以提高交通工具的效率和性能。
3. 翼型翼型是用于生产升力的构件，通常指飞机机翼的截面。
不同的翼型设计会影响飞机的飞行稳定性、速度、升力和阻力等性能。
常见的翼型包括对称翼型、半对称翼型和非对称翼型，每种翼型都有其独特的特点和应用场景。
4. 涡流涡流是液体或气体在流动中形成的旋涡状结构。
在空气动力学中，涡流是产生升力和阻力的重要因素，也是风洞模拟实验和流场仿真计算的关键对象。
通过研究和控制涡流的生成和演变，可以改善飞机、汽车等交通工具的性能。
5. 马赫数马赫数是描述物体相对于音速运动速度的无量纲指标。
当飞机等物体的速度达到音速时，其马赫数为1，称为音速。
超音速则指马赫数大于1的速度范围，而亚音速则指马赫数小于1的速度范围。
马赫数的变化会对空气动力学效应和物体性能产生显著影响。
以上是关于空气动力学的一些基本知识点，这些知识点涵盖了空气流动、升力产生、阻力控制等领域的重要内容。
深入理解和掌握空气动力学知识，对于设计和优化交通工具的性能至关重要。
希望以上内容能为您对空气动力学有更深入的了解提供帮助。
空气动力学部分知识讲解
空气动力学及飞行原理课程空气动力学部分知识要点一、流体属性与静动力学基础1、流体与固体在力学特性上最本质的区别在于：二者承受剪应力和产生剪切变形能力上的不同。
2、静止流体在剪应力作用下（不论所加剪切应力τ多么小，只要不等于零）将产生持续不断的变形运动（流动），换句话说，静止流体不能承受剪切应力，将这种特性称为流体的易流性。
3、流体受压时其体积发生改变的性质称为流体的压缩性，而抵抗压缩变形的能力和特性称为弹性。
4、当马赫数小于0.3时，气体的压缩性影响可以忽略不计。
5、流层间阻碍流体相对错动（变形）趋势的能力称为流体的粘性，相对错动流层间的一对摩擦力即粘性剪切力。
6、流体的剪切变形是指流体质点之间出现相对运动（例如流体层间的相对运动）流体的粘性是指流体抵抗剪切变形或质点之间的相对运动的能力。
流体的粘性力是抵抗流体质点之间相对运动（例如流体层间的相对运动）的剪应力或摩擦力。
在静止状态下流体不能承受剪力；但是在运动状态下，流体可以承受剪力，剪切力大小与流体变形速度梯度有关，而且与流体种类有关7、按照作用力的性质和作用方式，可分为彻体力和表面力（面力）两类。
例如重力，惯性力和磁流体具有的电磁力等都属于彻体力，彻体力也称为体积力或质量力。
8、表面力：相邻流体或物体作用于所研究流体团块外表面，大小与流体团块表面积成正比的接触力。
由于按面积分布，故用接触应力表示，并可将其分解为法向应力和切向应力：9、理想和静止流体中的法向应力称为压强，其指向沿着表面的内法线方向，压强的量纲是[力]/[长度]210、标准大气规定在海平面上，大气温度为15℃或T0=288.15K ，压强p0 = 760 毫米汞柱= 101325牛/米2，密度ρ0 =1.225千克/米311、从基准面到11 km 的高空称为对流层，在对流层内大气密度和温度随高度有明显变化，温度随高度增加而下降，高度每增加1km，温度下降6.5 K。
从11 km 到21km 的高空大气温度基本不变，称为同温层或平流层，在同温层内温度保持为216.5 K。
空气动力学基础知识
分类：
低速 亚声速 跨声速 超声速（高超）
稀薄气体空气动力学、气体热化学动力学、电磁流体力 学等
工业空气动力学
研究方法：
（1）流体微团： 空气的小分子群，空气分子间的自由行程与飞行器相 比较 太小，可忽略分子的运动
（2）流线：
一、流场（续）
（3）流管：
多个流线形成流管
管内气体不会流出
管外气体也不会流入，不同的截面上，流量相同
（4）定常流：
流场中各点的速度、加速度以及状态参数等只是几
何位置的函数，与时间无关
（5）流动的相对性
质量守恒原理在流体力学中的应用
或写成：
d dV dA0 V A
VAm(常数)
在连续V小方、程小：范围内常 数 ， d0 A大，V小
VA常数 A小，V大
三、伯努里方程（能量守恒定律）
在低速不可压缩的假设下，密度为常数
伯努里方程： 其中：p-静压，
p1V2 C(常数)
2
1/2V2 — 动压，单位体积的动能，与高
四、飞机的操纵机构
飞机：升降舵、方向舵、副翼及油门杆 导弹：摆动发动机喷管，小舵面 1.升降舵偏转角e
后缘下偏为正，产生正升力，正e产生负俯仰力矩M 2.方向舵偏转角r 方向舵后缘左偏为正，
正r产生负偏航力矩N 3.副翼偏转角a
右副翼后缘下偏 (左副翼随同上偏)为正 正a产生负滚转力矩L
五 、弹飞行运动的特点
刚体飞机，空间运动，有6个自由度：
三质、心飞x、行y、器z线运运动动的（自速度由增度减，升降，左右移动）
空气动力学的基础知识
空气动力学的基础知识空气动力学是研究流体力学中与气体运动有关的力和运动的学科。
空气动力学的研究对象是运动的气体，其中包括飞行器、汽车、建筑物、船舶、火箭等物体在气体中的运动、流动和受力等问题。
本文将从空气动力学的基础知识入手，为读者介绍空气动力学的相关内容。
流场和速度场空气动力学研究的第一个问题是流体的流动。
流体的流动可以用流场和速度场来描述。
流场是指各点流体运动状态（流速、流速方向、密度、温度等）的分布情况。
速度场是指各点流体的流动速度。
流体的运动状态决定了它受力的状态，因此分析流场和速度场是空气动力学研究的第一步。
流场和速度场的计算方法以及它们之间的关系是空气动力学中的基础问题。
流体的连续性方程和动量守恒方程空气动力学中研究流体的运动过程需要遵循连续性方程和动量守恒定律。
连续性方程是描述流体运动过程的基本方程之一，它表述了流体在单位时间内通过任何一定横截面积内的物质流量相等。
动量守恒方程则描述了流体受力过程中的运动状态，这个方程能够反映物体在流体中穿过一个受力区域时所受的阻力、压力、力矩等信息。
空气动力学中的雷诺数在空气动力学中，雷诺数是一个非常重要的概念。
它是空气动力学中的无量纲参数，决定了流体的稳定性和不稳定性，可以用于描述边界层和湍流状态。
简而言之，当雷诺数越大时，流体会越容易变得湍流，这会对空气动力学的研究和设计带来许多影响。
翼型和飞行器翼型是空气动力学中的一个重要概念，它是描述飞行器机翼截面形状的函数。
翼形的设计对飞行器的性能有着至关重要的影响。
它能够影响到飞机的升力、阻力、抗扭稳定性、滚转和俯仰稳定性等方面。
因此，研究翼型的设计和性能是空气动力学研究的重要方向。
结语空气动力学是一门重要的学科，涉及众多的物理和数学知识。
通过本文的介绍，我们可以了解到空气动力学中的一些基础知识，例如流场和速度场、连续性方程和动量守恒方程、雷诺数、翼型和飞行器等。
对于空气动力学的学习者来说，深入了解这些基础知识对于学习和掌握这门学科是非常有帮助的。
飞机的飞行原理--空气动力学基本知识 ppt课件
4、电离层（暖层、热层）
电离层位于中间层之上，顶界离地面大约 800公里。 电离层的特点： 1）空气温度随着高度的增加而急剧增加， 气温可以增加到400 ℃以上（最高可达1000 ℃ 以上）。 2）空气具有很大的导电性，空气已经被 电离，主要是带负电的电离子。 3）空气可以吸收、反射或折射无线电波。 4）空气极为稀薄，占整个大气的1/亿. 这层空气主要有人造卫星、宇宙飞船飞行。
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对流层的特点： 1）气流随高度升高而降低 在对流层中．由于空气受热的直接来源不是太阳，而 是地面，太阳放射出的能量，大部分被地面吸收，空气是 被太阳晒热的地面而烤热的，所以越靠近地面，空气温度 就越高。在中纬度地区，随着高度的增加，空气温度从15 ℃降低到11公里高时的－56.5 ℃。 2）风向、风速经常变化 由于太阳对地面的照射程度不一，加之地球表面地形、 地貌的不同，地面各地区空气气温和密度不相同，气压也 不相等，即使同一地区，气温、气压也常会发生变化，使 大气产生对流现象，形成风，且风向、风速也会经常变化。 3）空气上下对流激烈 地面各处的温度不同，受热多的空气膨胀而上升，受 热少的空气冷却而下降，就形成了空气的上下对流。
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4）有云、雨、雾、雪等天气现象 地球表面的海洋、江河中的水由于太阳照射而不断蒸 发，使大气中常常聚集着各种形态的水蒸气，在空中形成 了“积雨云”，随着季节的变化，就会形成云、雨、雾、 雪、雹和打雷、闪电等天气现象。 5）空气的组成成分一定 对流层中几乎包含了全部大气质量的3/4，主要是由于 地球引力作用的结果。 由于对流层具有以上特点，会给飞机的飞行带来很大 影响。在高空飞行时，气温低，容易引起飞机结冰，温度 变化还会引起飞机各金属部件收缩，改变机件间隙，甚至 影响飞机正常工作。上下对流空气会使飞机颠簸，既不便 于操纵，又使飞机受力增大。
黑龙江省考研航空航天学复习资料空气动力学重点梳理
黑龙江省考研航空航天学复习资料空气动力学重点梳理航空航天学是一门研究飞行器设计、制造、控制和运行的学科领域。
空气动力学是航空航天学中的一个重要分支，研究空气对飞行器的运行、姿态和稳定性的影响。
在黑龙江省考研航空航天学的复习中，掌握空气动力学的重点知识非常关键，下面将对空气动力学的重点内容进行梳理。
一、气体的物理性质空气动力学研究的对象是大气中的气体，因此了解气体的物理性质对于理解空气动力学非常重要。
主要包括气体的状态方程、气体的压力、密度和温度的关系等。
此外，还需了解气体的粘性和可压缩性对飞行器的影响。
二、流体运动的基本概念流体运动是空气动力学中的核心内容，掌握流体运动的基本概念是理解空气动力学的前提。
其中包括流体静力学和流体动力学两个方面。
流体静力学研究的是静止的液体或气体，而流体动力学则研究流体的运动。
理解流体的连续性方程、动量方程和能量方程对于分析和计算流体运动场非常关键。
三、升力和阻力在飞行器的设计和运行中，升力和阻力是最为重要的两个空气动力学力学量。
了解升力和阻力产生的机理以及如何计算和优化升力和阻力对于飞行器的性能提升至关重要。
在复习中需掌握升力和阻力的计算方法，以及升力和阻力与其他参数（如速度、攻角、气动特性等）的关系。
四、稳定性和操纵性稳定性和操纵性是飞行器设计中需要考虑的重要问题。
稳定性研究的是飞行器在各种工况下保持平衡和稳定的能力，操纵性则研究的是飞行器对于操纵输入的响应能力。
在空气动力学的复习中，需了解稳定性和操纵性的指标和判据，以及如何通过调整飞行器的气动参数来提高稳定性和操纵性。
五、边界层和湍流边界层和湍流是空气动力学中的两个重要现象。
边界层是指流体在物体表面上的一层非定常性流动，对飞行器的气动力和热力性能产生很大影响。
湍流则是流体运动中的混沌、不规则的状态，对飞行器的阻力和噪声产生重要影响。
在复习中需了解边界层和湍流的产生机理、计算方法以及如何通过减小边界层和湍流对飞行器性能的不利影响。
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。
空气动力学部分知识要点
精心整理空气动力学及飞行原理课程空气动力学部分知识要点一、流体属性与静动力学基础1、流体与固体在力学特性上最本质的区别在于：二者承受剪应力和产生剪切变形2、3、4、5、6、力是抵抗流体质点之间相对运动（例如流体层间的相对运动）的剪应力或摩擦力。
在静止状态下流体不能承受剪力；但是在运动状态下，流体可以承受剪力，剪切力大小与流体变形速度梯度有关，而且与流体种类有关7、按照作用力的性质和作用方式，可分为彻体力和表面力（面力）两类。
例如重力，惯性力和磁流体具有的电磁力等都属于彻体力，彻体力也称为体积力或质量力。
8、表面力：相邻流体或物体作用于所研究流体团块外表面，大小与流体团块表面积成正比的接触力。
由于按面积分布，故用接触应力表示，并可将其分解为法向应力和切向应力：9、理想和静止流体中的法向应力称为压强，其指向沿着表面的内法线方向，压强10、毫米11、11km12、13、14、连续方程是质量守恒定律在流体力学中具体表达形式。
由于连续方程仅是运动的行为，与受力无关，因此既适用于理想流体也适用于粘性流体。
15、定常流是指在流场中任一固定点的所有流体属性（如流速、压力、密度等）都和时间无关的流动，在定常流情况下，所有参数对时间的导数都等于0。
非定常流是指流场任一固定点的一个或多个速度分量或其他流体属性随时间发生变化的流动。
注：流动类型：定常流/非定常流，可压缩流动/不可压缩流动，无粘流动/粘性流动，有旋流动/无旋流动。
16、环量的定义：在流场中任取一条封闭曲线，速度沿该封闭曲线的线积分称为该封闭曲线的速度环量。
速度环量的符号不仅决定于流场的速度方向，而且与封17、18、19、涡线是20、沿平面上一封闭围线L做速度的线积分，所得的环量等于曲线所围面积上每个微团角速度的2倍乘以微团面积之和，即等于通过面积S的涡通量。
21、当无涡线穿过给定曲线L1时，沿L1的速度环量Γ1等于零；当有涡线穿过给定曲线L2时，沿L2的速度环量Γ2等于过曲线所围面积内的涡通量，也等于该区域的涡强度；如果曲线所围面积内涡通量越大，则沿该曲线的速度环量越大，该区域内涡的强度越大；过同一曲线上张开的不同曲面，其涡通量是相同的，都等于沿该曲线的速度环量，都代表s1和s2面上旋涡的强度；22、理想流中涡定理：沿涡线或涡管涡强不变；一根涡管在流体里不可能中断，可以伸展到无限远去，可以自相连接成一个涡环（不一定是圆环），也可以止于边界（固体的边界或自由边界如自由液面）。
1空气动力学基础-第1章
由连续质点组成的质点系称为流体微团。
1.1.1 连续介质的概念
一般用努生数即分子平均自由程与物体特征尺寸之比来判 断流体是否满足连续介质假设 ： l/L<<1 对于常规尺寸的物体只有到了外层大气中， l / L 才可能等 于甚至大于 1 一旦满足连续介质假设，就可以把流体的一切物理性 质如密度、压强、温度及宏观运动速度等表为空间和时间 的连续可微函数，便于用数学分析工具来解决问题。
n ΔP
Fc
ΔT
ΔA
1.2 作用在流体微团上力的分类
法向应力与切向应力即摩擦应力组成接触应力：
pn p
上述画出的表面力对整个流体而言是内力，对所画出的流 体团块来说则是外力。 流体内任取一个剖面一般有法向应力和切向应力 但切向应力完全是由粘性产生的， 流体的粘性力只有在流动时才存在 静止流体是不能承受切向应力的
划出一微元六面体作为分析对象:
N s , 称为动力粘性系数 (读[ m ju :]) 2 m m2 , (读[ nju :]) ，称为运动粘性系数 s
,
空气粘性不大,初步近似可忽略其粘性作用，忽略粘性的 流体称为理想流体。
1.2 作用在流体微团上力的分类
按照作用力的性质和作用方式，可分为彻体力和表面力两类 彻体力：外力场作用于流体微团质量中心，大小与微团质 量成正比的非接触力。 例如重力，惯性力和磁流体具有的电磁力等都属于彻体力， 彻体力也称为体积力或质量力。
( N / m2 )
1.1.3 流体的压缩性与弹性
当 E 较大时 β p 较小流体不容易被压缩，反之则容易被 压缩。液体的 E 较大，通常可视为不可压缩流体，气体的 E 通常较小且与热力过程有关，故一般认为气体具有压缩 性。 由于 dv d ，E 还可写为： E dp dp v d d
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《空气动力学基础》重点梳理（2013年6月 陈辰编）第一章 引述一、空气动力学基本变量1．压强——作用在单位面积上的正压力dAdFp dA 0lim→=（0dA dA →）其中：L dA l <<<0，l 为分子间距，L 为特征长度（如弦长、展长、直径等）压强具有点的属性：无粘流体，流体内部任意一点的压强均是各向同性的，即压强值与受压面的方位无关。
2．密度——单位体积内的质量dvdmdv 0lim→=ρ（dv 不能趋向于0）密度具有点的属性。
3．温度kT KE 23=温度具有点的属性。
4．流动速度 5．切应力6．完全气体状态方程 （1）所用假设①它的分子是一种完全弹性的微小球粒； ②分子除彼此碰撞瞬间外没有作用力；③分子的体积可以忽略不计（微粒的实有总体积和气体所占空间相比可忽略不计）。
（2）完全气体状态方程R 为通用气体常数，其数值为)/(831522K s m ⋅；m 为所研究气体的相对分子质量；T 为绝对温度(K)。
如将m R /改为R R 为气体常数。
7．单位二、空气动力及力矩 1．空气动力的来源（1）物体表面的压力分布；（2）物体表面的剪应力（摩擦应力）分布。
压力垂直作用在物体表面，剪应力相切作用在物体表面且与运动方向相反。
2．R 的分解（1）投影到风轴系L ：升力（垂直于∞V ）；D ：阻力（平行于∞V ） （2）投影到体轴系N ：轴向力（垂直于弦长c ）；A ：法向力（平行于弦长c ） （3）风轴系与体轴系之间关系⎩⎨⎧+=-=ααααcos sin sin cos A N D A N L （迎角α——弦长c 与来流速度∞V 之间的夹角） 3．空气动力与力矩表达式 （1）单位展长的法向力与轴向力：()()⎰⎰-++-='TELE l l l TE LEu u u ds p ds p N θτθθτθsin cos sin cos()()⎰⎰+++-='TELE l l l TELEu u u ds p ds p A θτθθτθcos sin cos sin （2）单位展长的前缘力矩：()()[]⎰--+='TELEu u u u u LEds y p x p M θτθθτθsin cos sin cos ()()[]⎰+-+-+TELEl l l l l ds y p x p θτθθτθcos sin sin cos4．力与力矩的无量纲系数 （1）动压的定义221∞∞∞=V q ρ，∞∞V ,ρ为物体远前方的密度和速度。
动压具有压强的量纲。
（2）力与力矩的无量纲系数 ① 升力系数：Sq L C L ∞=；② 阻力系数：S q D C D ∞=；③ 法向力系数：Sq N C N ∞=④ 轴向力系数：Sq A C A ∞=； ⑤ 力矩系数：Sl q MC M ∞=⑥ 压强系数：∞∞-=q p p C p ⑦ 表面摩擦力系数：∞=q c f τS ——参考面积，l ——参考长度，∞p ——来流大气压。
注意：三维物体用大写字母表示，二维物体用小写字母表示。
（3）积分形式的力与力矩系数几何关系：)1(,sin ,cos c S ds dy ds dx =-==θθ① 法向力系数：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=⎰⎰cc l l f u u f u p l p n dx dx dy c dx dy c dx C C c c 00,,,,1② 轴向力系数：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎰⎰c l f u f c l l p u u f a dx c c dx dx dy C dx dy C c c 0,,0,,1 ③ 前缘力矩系数：()⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=⎰⎰c l l f u u f cl p u p LEm dx dy c dx dy c xdx C C c c 0,,0,,2,1⎥⎦⎤⎪⎭⎫⎝⎛+-+⎪⎭⎫ ⎝⎛++⎰⎰dx y c dx dy C dx y c dx dy C l c l f l l p cu u f u u p 0,,0,, （4）升力系数、阻力系数和法向力系数、轴向力系数之间的关系⎩⎨⎧+=-=ααααcos sin sin cos a n da n l c c c c c c 三、压力中心1．定义——总空气动力的实际作用点（或者使空气动力力矩为零的点）。
2．力矩的正负规定：使机翼抬头（使迎角增加）力矩为正，反之为负。
3．压力中心的位置注意：（1）当迎角较小时，N L '≈'，则L M x LEcp ''-≈； （2）当升力为零时，压力中心在无穷远处。
（此时用压力中心很不方便） 4．翼型上3种等效的力和力矩系统（1）3个力矩之间的关系：L x M L cM cp cLE'-='+'-='4/4（2四、量纲分析1．量纲独立量与量纲不独立量 （1）定义：一个物理量的量纲能用其他物理量的量纲组合来表示，即其量纲能写成其它物理量量纲的指数幂乘积的形式，则称此物理量为量纲不独立量，否则称为量纲独立量。
（2）独立量纲量数目：在一般流体力学中，独立量纲量的数目4≤个。
① 对于流体运动学问题，独立量纲量只有2个；② 对于不可压缩流动力学问题，不讨论热交换及温度场时，独立量纲量为3个； ③ 其它一般的流体动力学问题（涉及热交换及温度场），独立量纲为4个。
2．量纲分析步骤（白金汉π定理）（1）设N P P P ,...,,21为全部变量，其中N 为物理变量的个数，变量间的关系为()0,...,,211=N P P P f （注意：将函数关系写成隐函数形式）； （2）确定基本量纲个数K ；（3）物理关系可被重被重新表达为K N -个无量纲量的关系：()0,...,,212=∏∏∏-K N f ； （4）选择重复变量K ，重复变量必须包括所有K 个基本量纲；（5）写出i ∏的函数隐函数表达式，其中含有K 个重复变量再加上另一个物理量；()12131,,...,,+=∏K K P P P P f ； ()22132,,...,,+=∏K K P P P P f ；⋅⋅⋅⋅⋅⋅()N K K N P P P P f ,,...,,215=∏-；（6）写出i ∏的连乘积形式。
3．物体在给定迎角下的量纲分析结果()=⇒=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∞∞∞∞∞∞∞∞0Re,,0,,22212M C f a V c V S V R f R μρρ∞∞∞=μρc V Re ——来流雷诺数；∞∞∞=a VM ——来流马赫数；∞M Re,——相似参数 若迎角α变化，则力和力矩系数还是α的函数。
五、流动相似性1．流动动力学相似条件（量纲分析结果） （1）两流动中物体和任何固体边界几何相似； （2）两流动的相似参数相同。
注意：① 许多空气动力学问题中，Re 和∞M 是两个主要的相似参数（风洞实验主要保证）； ② 动力学相似下物体上的升力、阻力和力矩系数相同（风洞实验有效的关键之处）。
六、流体静力学（浮力） 七、流动类型1．连续介质与自由分子流动（1）分子平均自由程λ——分子之间互相碰撞的平均距离（2）连续流动——d <<λ（d ：物体特征长度） （3）自由分子流——d ≈λ 2．无粘流动与粘性流动 （1）3．不可压缩流动与可压缩流动 八、边界层引论第二章 基本原理和基本方程一、流体模型1．线、面、体积分之间的关系 （1）斯托克斯定理：()⎰⎰⎰⋅⨯∇=⋅SCd d S A S A（2）散度定理：()⎰⎰⎰⎰⎰⋅∇=⋅VSdV d A S A（3）梯度定理：⎰⎰⎰⎰⎰∇=VSpdV pd S2．三个基本物理原理：质量守恒定律、牛顿第二定律和能量守恒定律。
3．三种流体模型 （1）有限控制体模型 1）固定的控制体特点：① 固定于空间，位置、形状、大小不变；② 流体质点可穿越边界； ③ 边界上有力的相互作用； ④ 边界上有能量、热量的交换。
2）运动的控制体特点：① 随流体运动，位置、形状、大小会变化；② 没有流体质点和质量穿越边界（质量不变）； ③ 边界上有力的相互作用； ④ 边界上有能量、热量的交换。
（2）无限小流体微元模型 特点：①②4．速度散度的物理意义5．流场描述二、实质导数（随体导数） 1．拉格朗日法和欧拉法2．实质导数 （1）1⎪⎭⎫⎝⎛∂∂t ρ和DtD ρ的区别 1⎪⎭⎫⎝⎛∂∂t ρ——固定点1处密度的时间变化率； DtD ρ——指定流体微元运动通过空间时它的密度时间变化率； （2）实质导数：()∆⋅+∂∂=V tDt D 其中：t∂∂——当地导数，固定点的时间变化率；∆⋅V ——迁移导数，流体微元在流场中从一处运动到另一处引起的时间变化率；适用范围：① 任何坐标系；② 能应用于流场中的任何变量。
三、连续方程1．质量流量和质量通量的概念（1）质量流量——每秒穿过面积A 的质量：n V 表示速度垂直于面积A 的分量） （2）质量通量——单位面积上的质量流量：2．连续方程（适用于任何三维、非定常、有黏/无黏、可压缩/不可压缩流场）（1（23．几种特定条件下的连续方程 （1）定常流：0=⋅⎰⎰Sd S V ρ，()0=⋅∇V ρ（2）定常不可压缩流：0=⋅⎰⎰Sd S V ，0=⋅∇V（3）定常管流：⎰⎰⎰⎰⋅=⋅11S S d d S V S V ρρ（4）一维定常管流：222111A V A V ρρ= （5）一维定常不可压缩管流：2211A V A V = 四、动量方程 1．动量方程（1）积分形式（矢量方程）：=⎰⎰⎰V dV Dt D Dt D V M ρ注意：⎰⎰⎰∂∂V dV t V ρ与⎰⎰⎰VdV Dt DV ρ的区别 （2）微分形式：（3）定常不可压缩流（忽略体积力）：2．几个量总结 （1）⎰⎰⎰∂∂VdV t ρ——流动特性的非定常波动引起的质量时间变化率；（2）⎰⎰⎰∂∂VdV t V ρ——流动特性的非定常波动引起的动量时间变化率； （3）⎰⎰⋅Sd S V ——穿出封闭曲面的净体积流量；（4）⎰⎰⋅Sd S V ρ——穿出封闭曲面的净质量流量；（5）()V S V ⎰⎰⋅Sd ρ——穿出封闭曲面的净动量流量；（6）⎰⎰⎰VdV f ρ——作用在控制体上的体积力（f ：单位质量的体积力）； （7）⎰⎰-Spd S ——作用在控制体上的表面力；五、动量方程应用（二维物体阻力计算） 1．控制体的选择（如图）2．控制体和控制面上的参数特性 （1）ab 和hi 边上 3．空气动力表达式()⎰⎰⎰⎰-⋅-='abhiaSpd d S V S V R ρ（矢量方程）4．阻力（单位展长）表达式六、能量方程1．物理原理——热力学第一定律 2．能量方程的积分形式其中：e ——内能；22V e +——单位质量的总能；3．能量方程的微分形式七、用实质导数表示的基本方程 1守恒型（散度型） 2非守恒型有些空气动力学问题的数值解，守恒型方程得到的解更精确（CFD应用） 八、迹线、流线和染色线 1．迹线（1）定义：一个指定流体质点（流体微元）的运动轨迹。