流体力学在F1赛车中的应用
F1赛车中的空气动力学分析
间的函数。一般来说，对于一般的流体学问题，需要将N－S方程
结合质量守恒，能量守恒、势力学方程以及介质的材料性质，一 同求解。由于其复杂性，通常只有通过给定边界条件下，通过计 算机才可求解。
4.在空气动力学中什么是地面效应？
A:严格来讲，地面效应的概念只适用于在高速空气动力学。飞机 的翼尖涡流是这一理念被引入的主要原因。当飞机机翼进入
2.F1赛车中的空气动力学（二）
3.F1赛车中的空气动力学（三）
4.F1赛车中的空气动力学（四）
5.F1赛事中的高科技(一)神奇的橡胶
6.F1赛事中的高科技(二)制动技术的实用化
必答:
1.为什么雨滴形状的风阻系数最小？
A:因为水滴可以自由变形，如果风阻大的话，受力的部位会变形，最终 变到风阻最小的形状就不再变形了。
使用偏软的配方也会使轮胎磨损得很快。只要观察一下赛道上的主赛车 线，就可以发现大量残留 下来的橡胶颗粒（对于高速行驶的赛车而言， 这些颗粒的撞击力相当于子弹）。所有的轮胎在高温下可以维持不错的 工作状态。F1使用的是开槽的轮胎，通常在90℃～1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0℃之间达到最佳工 作温度。为了维持胎温，轮胎内填充的不是普通的空气而是特殊的低密 度的含氮气体混合物，这样可以在同样温度下尽可能地减小胎压，同时 也可以比普通的空气更久地维持胎压。
高速状态时，其下表面的高压气流往往会越界翻滚到机翼上表面
扰乱低压气流，从而形成诱导阻力。降低机翼的升阻比，导致机
翼效率大降。而当飞机近地飞行时，由于与地面之前的空间更为
有限，机翼下部的气流层便会 更加的平稳，从而扰乱翼尖涡流。
在没有翼尖涡流的情况下，机翼的攻角能变得更为接近理论水平
，因此便使飞机更有效率。这就是地面效应真正的作用。同时很
伯努利原理在赛车中的应用
伯努利原理在赛车中的应用1. 什么是伯努利原理？伯努利原理是流体力学中的基本原理之一。
它描述了在不可压缩流体中速度增加，压力就会减小的现象。
这一原理是由瑞士数学家丹尼尔·伯努利在18世纪提出的，并被广泛应用于各个领域，包括航空、汽车、流体传动等。
2. 伯努利原理在赛车中的应用赛车是一个充满竞争和速度的运动，速度的提升非常重要。
伯努利原理在赛车中有着广泛的应用，可以通过以下几个方面进行解析：2.1. 气动设计在赛车运动中，空气动力学设计起着重要作用。
通过利用伯努利原理，设计师可以改变赛车的气动特性，以提高赛车的速度和稳定性。
以赛车的车头设计为例，车头通常会采用凹陷的设计，这样它能够快速将空气从车头上引导出来，并将压力减小到一个较低的水平。
根据伯努利原理，通过减小车头的压力，可以在一定程度上增加赛车的速度。
此外，赛车的侧翼也是基于伯努利原理设计的，它能够利用空气的流动来产生向下的压力，以增加赛车的操控性。
2.2. 油箱设计赛车在高速行驶时，需要燃料提供持续的动力。
伯努利原理在赛车的油箱设计中也有重要的应用。
赛车的油箱通常会采用特殊的设计，以确保燃料能够稳定供给发动机。
在油箱的底部设置了一个弯曲管道，当赛车行驶时，空气通过弯曲管道经过燃料表面，形成一股气流。
根据伯努利原理，当气流加速通过弯曲管道时，气流的压力会降低，相应地，燃料表面上的压力也会降低。
这样，燃料就能够顺利地流入发动机中，为赛车提供动力。
2.3. 刹车系统设计赛车运动中安全性是至关重要的，而刹车系统的设计对于赛车的安全性有着决定性的影响。
伯努利原理在赛车的刹车系统设计中也发挥着关键作用。
赛车的刹车系统通常采用了气动辅助刹车系统。
当车辆行驶时，刹车片产生的热量会使刹车盘周围的空气被加热，空气的密度减小。
根据伯努利原理，当空气流速增加时，气流的压力会降低。
通过设计刹车系统的进气口和出气口，使其形成高速气流，可以有效地减小刹车盘周围空气的压力，提高刹车的效果。
F1赛车术语
Acceleration加速度，衡量物体速度或速率改变的量(指标)，在F1中通常用米/秒为单位。
Active suspension主动悬挂，由液压或者空气控制的悬挂，可以由车载电脑发出指令，改变车身高度，该项技术在F1中是禁止的。
Aerial天线，安装在驾驶仓前端的通讯装置，用于双向无线通讯和遥感勘测。
Aerodynamics空气动力学，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等。
按照相对运动的速度级别，可粗略的分为低速空气动力学和高速空气动力学。
F1赛车属于前者，研究课题主要是下压力、空气阻力和扰流。
Aerodynamic drag空气阻力，是指物体在同气体作相对运动时，所受到的阻碍力，这是由物体的形状决定的，两个常用的衡量指标是风阻系数和横截面积。
Airbag安全气囊，能够在车辆发生事故时迅速充气的被动安全设施，用于保护乘员安全。
Air box气箱，用于从外界向引擎导入新鲜空气的装置，F1赛车的气箱位于车手头部上沿。
Anti lock brake system防抱死制动系统，俗称ABS。
用于保持车辆在制动情况下仍具可控能力的装置。
具体工作原理是，在车辆制动时，由电控单元来调节驾驶者的刹车力度，防止车轮被抱死。
需要特别强调的是，ABS设计的初衷，并非为了缩短刹车距离；另外，在F1中，ABS是被禁止的。
Apex弯道顶点，也就是我们常说的弯心，这是理想驾驶路线的必经之路。
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿Back pressure排气回压，引擎废气在排出的过程中受到的阻力，这可能是为了控制引擎噪音或者废气指标，而加装消声器或催化装置带来的阻力，也可能是某些引擎自身的要求，需要排气回压。
而如果将废气直接排入空气中的话，可将回压降至最低，F1引擎便属于这种。
Balaclava防火头巾，车手在戴上头盔前套在头上的面罩，用于防止车手头部被大火烧伤。
流体力学在机械领域中的应用
流体力学在机械领域中的应用引言：机械工程是一门涉及设计、制造和运用机械设备的工程学科。
在机械工程领域中，流体力学是一项重要的学科，它研究液体和气体在静止和流动状态下的力学行为。
流体力学的应用广泛，尤其在机械领域中，对于设计和优化各种机械设备具有重要意义。
1. 流体力学在机械设计中的应用在机械设计中，流体力学的应用可以帮助工程师优化机械设备的性能和效率。
例如，在涡轮机械设计中，通过流体力学分析可以确定最佳的叶片形状和布局，以提高涡轮机械的效率和功率输出。
此外，流体力学还可以用于设计和优化液压系统、气动系统等。
2. 流体力学在机械制造中的应用在机械制造中，流体力学的应用主要涉及到流体的输送和控制。
例如，通过流体力学的分析，可以确定管道系统的设计参数，确保流体在管道中的正常流动和输送。
此外，流体力学还可以用于设计和优化液压传动系统、气动传送系统等。
3. 流体力学在机械运行中的应用在机械设备的运行过程中，流体力学的应用可以帮助工程师预测和解决与流体相关的问题。
例如，通过流体力学模拟，可以预测机械设备中的流体流动情况，以避免涡旋、压力损失等问题的发生。
此外，流体力学还可以用于分析和解决液压系统中的振动、噪音等问题。
4. 流体力学在机械领域中的挑战和发展方向尽管流体力学在机械领域中的应用已经取得了很大的进展，但仍然存在一些挑战和待解决的问题。
例如，流体力学模拟的精度和计算效率仍然需要提高，以满足复杂机械系统的需求。
此外，随着新材料和新工艺的不断涌现，流体力学在机械领域中的应用也需要不断更新和发展。
结论：流体力学在机械领域中的应用是不可忽视的，它对于机械设备的设计、制造和运行具有重要的意义。
通过流体力学的分析和优化，可以提高机械设备的性能和效率，减少能源消耗和环境污染。
随着科学技术的不断进步，流体力学在机械领域中的应用将会得到进一步的发展和完善。
f1英文术语
灭火器，每一辆F1赛车都必须配备灭火器，灭火器需要在赛车起火时向底盘周围和引擎喷出灭火剂，而且必须能由车手和外部人员触发。
Formula 1
F1，F1这个术语是在第二次世界大战之后引入的，旨在定义最高级别的汽车赛事。第一场F1世界锦标赛是在FIA的指导下，于1950年5月13日在银石举行的英国大奖赛。
发夹弯，180度的回头弯，最著名的发夹弯是摩纳哥赛道的Loews hairpin，也就是现在的the Grand Hotel hairpin
Head and Neck Support (HANS)
头颈保护系统，自2003年开始引入，用于给车手的头部和颈部提供附加的保护。头颈保护系统继能防止车手的脊椎向后拉伤，也能防止车手的头部前甩，撞上方向盘。
Fading
制动衰减，技术术语，指制动系统在长期、剧烈的使用后，制动能力下降。制动衰减主要是针对传统的钢质刹车碟，现在F1使用的碳纤维刹车碟制动衰减非常低。
Fédération Internationale de l′Automobile
国际汽联，简写为FIA。国际汽联主要负责制定F1的技术规则和运动规则。FIA始建于1904年，现任主席是马克斯-莫斯利(Max Mosley)，来自英国。
Apex
弯道顶点，也就是我们常说的弯心，这是理想驾驶路线的必经之路。
Back pressure
排气回压，引擎废气在排出的过程中受到的阻力，这可能是为了控制引擎噪音或者废气指标，而加装消声器或催化装置带来的阻力，也可能是某些引擎自身的要求，需要排气回压。而如果将废气直接排入空气中的话，可将回压降至最低，F1引擎便属于这种。Balaclava
地面距离，指赛车底部与地表之间的距离。
f1赛车的工作原理
f1赛车的工作原理F1赛车的工作原理涉及到多个方面的知识，包括机械、材料科学、空气动力学、电子技术等。
以下是一些关于F1赛车工作原理的详细解释：1.车辆架构：F1赛车的车架结构由轻质材料制成，包括碳纤维和钛合金等。
这种结构使得赛车既轻便又坚固，从而提高车辆性能和操控性。
2.发动机：F1赛车的发动机是一种高性能的涡轮增压式汽油发动机，具有极高的转速和功率输出。
发动机的燃油喷射系统采用先进的电子控制技术，可以根据不同的赛道条件和驾驶风格进行精确控制。
3.传动系统：F1赛车的传动系统由变速器和离合器组成，可以将发动机的动力传递到后轮。
变速器采用自动换挡技术，可以根据赛车的速度和驾驶者的需求自动调整档位。
离合器则可以在起步和停车时控制动力的传递。
4.悬挂系统：F1赛车的悬挂系统采用先进的弹簧和减震器技术，可以吸收路面不平整的影响，提高车辆的操控性和稳定性。
同时，悬挂系统的调整也是影响赛车性能的重要因素之一。
5.刹车系统：F1赛车的刹车系统采用碳纤维制动盘和高性能刹车片，可以提供强大的制动力，使赛车在短距离内减速停车。
此外，刹车系统的散热设计和压力调整也是影响性能的重要因素。
6.空气动力学：F1赛车的空气动力学设计是影响其性能的重要因素之一。
赛车的前部和后部的设计可以分别控制气流的流动和下压力的产生，从而影响赛车的行驶稳定性、操控性和速度。
7.轮胎：F1赛车的轮胎采用特殊的橡胶材料和设计，可以在不同的赛道条件下提供良好的抓地力和耐久性。
同时，轮胎的充气压力和配方也是影响性能的重要因素之一。
8.电子系统：F1赛车的电子系统包括发动机控制单元、悬挂控制系统、刹车控制系统等，这些系统采用先进的传感器和控制技术，可以精确控制车辆的性能和操控性。
总之，F1赛车的工作原理涉及到多个方面的知识和技术，这些技术的不断发展和创新，为F1赛车带来了更高的性能和更强的竞争力。
同时，这些技术的运用也是未来汽车工业发展的重要方向之一。
流体力学在汽车车身设计中的应用研究
流体力学在汽车车身设计中的应用研究引言：流体力学是研究液体和气体运动规律的科学，它在汽车工程领域具有重要的应用价值。
在汽车车身设计中，流体力学可以帮助优化空气动力学性能，提高车辆的稳定性和燃油经济性。
本文将从空气阻力降低、气流分离控制和风噪优化三个方面介绍流体力学在汽车车身设计中的应用研究。
一、空气阻力降低空气阻力是影响汽车行驶性能和燃油经济性的重要因素。
通过流体力学的研究和分析，可以对车身外形进行优化，以降低空气阻力。
1.空气动力学仿真模拟：利用计算流体力学（CFD）软件对汽车车身进行数值仿真，模拟车辆在不同速度下的气流状态。
通过调整车身外形的曲线和倾斜角度等参数，优化空气流动路径，减小空气的湍流和分离现象，从而降低空气阻力。
2.气动附件优化：在汽车车身上加装气动附件，如风扰器、侧裙板、尾翼等，可以改变空气流动的方向和速度分布，减小气流分离和湍流现象，降低阻力。
此外，还可以利用可调节的气动附件，根据行驶速度和路况来调整气流的流向和强度，进一步优化空气动力学性能。
3.底部护板设计：底部护板是位于车辆底部的平整面板，通过调整其形状和倾斜角度，可以减小车辆下方的负压区域，降低阻力。
此外，合理设置底部护板的通风口，可以有效减小胎噪和风噪的产生。
二、气流分离控制气流分离是指气流在汽车车身表面分离成湍流或脱离车身造成气动阻力的现象。
通过流体力学的研究，可以控制和减少气流分离，提高汽车车身的气动稳定性和操控性能。
1.设计凸起和凹陷：在车身表面增加凸起和凹陷的设计，可以改变气流分离的位置和程度。
通过合理设置凸起和凹陷的位置、形状和数量，可以引导气流沿着车身表面流动，减少湍流和分离现象。
2.利用风洞实验：通过在风洞中对汽车车身进行实际测试，观察和测量气流的流线和压力分布情况。
根据实验结果，对车身进行优化调整，以改善气流分离问题。
3.控制尾部气流：尾部气流是影响汽车后部空气动力学性能的重要因素。
通过设计后扰流板、尾灯造型和尾部下压力装置等，可以控制尾部气流的流向和速度，减小尾部阻力，提高车辆稳定性。
流体力学中的数学问题及其在机械工程领域中的应用
流体力学中的数学问题及其在机械工程领域中的应用流体力学是研究液体和气体运动规律的学科，它涉及到很多数学问题。
在机械工程领域中，流体力学的应用非常广泛，从飞机设计到油井施工都需要考虑流体力学的相关问题。
本文将探讨流体力学中的数学问题，并解释其在机械工程中的应用。
一、流体力学中的数学问题1. 基本方程流体力学的基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程。
这些方程描述了流体的运动规律，涉及到时间、空间和流体性质等参数。
解决这些方程需要运用数学方法，比如偏微分方程求解和数值模拟等。
2. 流体流动的边界问题在实际问题中，流体通常与各种边界相互作用，例如流过固体物体或者与其他流体交界。
解决这类问题需要考虑边界条件，在数学上通常使用边界元法、有限元法等数值方法进行求解。
3. 涡量与流函数在流体力学中，涡量和流函数是两个重要的概念。
涡量描述了流体流动的旋转性质，流函数则描述了流体流动的无旋性质。
它们的计算需要用到向量运算和复变函数等数学工具。
4. 纳维-斯托克斯方程纳维-斯托克斯方程是流体力学的基础方程之一，它描述了流体的流动行为。
这是一组非线性偏微分方程，求解它需要运用数学分析和数值计算等方法。
纳维-斯托克斯方程的解析解只有在少数特殊情况下才能找到，通常需要借助数值模拟进行求解。
二、流体力学在机械工程中的应用1. 流体阻力与气动设计在飞机、汽车、火车等交通工具的设计中，流体阻力是一个重要的问题。
通过流体力学的分析和计算，可以优化车身外形，减少阻力，提高交通工具的运行效率。
汽车赛车运动中的空气动力学设计也离不开流体力学的理论支持。
2. 水力机械流体力学在水力机械的设计和改进中起着关键作用。
如水轮机、泵等设备的设计，需要考虑流体的流动特性和能量变化规律。
通过运用流体力学的理论和模拟方法，可以提高水力机械的效率和性能。
3. 油井工程在油井工程中，流体力学被广泛应用于油气开采和井筒设计。
通过分析地下流体的运动规律，可以预测油井的产量、优化注水方案等。
赛车尾翼伯努利原理
赛车尾翼伯努利原理赛车尾翼与伯努利原理在赛车运动中，尾翼是一种非常重要的装置。
尾翼的作用是增加赛车的稳定性和抓地力，使赛车在高速行驶时能更好地贴地，提高行驶的稳定性和安全性。
尾翼的设计离不开伯努利原理。
伯努利原理是描述流体运动的基本原理之一。
它是由瑞士数学家丹尼尔·伯努利在18世纪提出的，被广泛应用于流体力学领域。
伯努利原理的核心思想是：当流体在管道或空间中流动时，流体的速度增加，压力就会降低；反之，当流体的速度减小时，压力就会增加。
赛车尾翼的设计就是基于伯努利原理的应用。
尾翼上方是气流流动的高速区域，而尾翼下方是气流流动的低速区域。
由于高速气流的速度大，根据伯努利原理，高速气流的压力就会降低。
而低速气流的速度小，根据伯努利原理，低速气流的压力就会增加。
这样，尾翼上下两侧的压力差就会产生一个向上的力，即升力。
尾翼产生的升力有两个主要作用。
首先，它可以增加赛车的下压力，提高赛车在高速行驶时的抓地力。
赛车在高速行驶时，由于空气的阻力和车轮与地面的摩擦力，赛车容易产生飘移或失控的情况。
而尾翼产生的下压力可以增加赛车与地面的接触力，提高赛车的抓地力，使赛车能更好地贴地，提高行驶的稳定性和安全性。
尾翼产生的升力还可以改善赛车的空气动力学性能。
赛车在高速行驶时，会遇到大量的空气阻力。
尾翼产生的升力可以抵消部分空气阻力，减小赛车的阻力系数，提高赛车的速度和操控性能。
尾翼的设计需要考虑多个因素，如尾翼的形状、角度和高度等。
尾翼的形状一般采用翼型设计，可以减小空气阻力和气流分离的现象。
尾翼的角度可以通过调整来改变尾翼产生的升力大小。
尾翼的高度一般根据赛车的设计要求和赛道的特点来确定。
除了尾翼，赛车的其他部位也可以利用伯努利原理来改善赛车的性能。
例如，在赛车的前部和侧部，通过设计气动套件，可以改变气流的流动状态，减小空气阻力和气流分离的现象，提高赛车的速度和操控性能。
赛车尾翼的设计离不开伯努利原理的应用。
f1赛车尾流超车原理
f1赛车尾流超车原理
F1赛车是一项极富挑战性的运动，其中一个最大的挑战便是如何在高速行驶的赛道上追赶对手。
超车需要技巧和速度，但更重要的是要掌握尾流的原理。
尾流是物体在运动过程中产生的一种空气流动，它形成于物体尾部，是高速运动中产生的涡旋。
在F1赛车中，由于赛车速度极快，空气产生的阻力也非常大，因此赛车的设计和驾驶员的技巧必须最大化地利用尾流。
在赛车领域，尾流超车是最常见的超车方式之一。
尾流超车依赖于一项物理原理，即空气是一种流体，具有流体力学的特性。
当一个物体（如F1赛车）在空气中运动时，会产生一个“空气墙”，其影响会随着距离和速度而改变。
在F1赛车中，一个驾驶员想要超越前面的车辆，需要在后面跟随一段时间，在前车的尾流中创造一个气压降低的空间。
这个气压降低的区域称为“尾风洞”，它可以减少后方赛车的空气阻力，增加赛车速度。
当一个驾驶员进入尾风洞时，赛车将迅速加速，因为降低的空气阻力使其能够获得更高的速度。
一旦驾驶员到达了足够的速度，他就可以利用这种速度超过前方车辆。
然而，F1赛车中的尾流超车需要正确的时间和精确的掌握。
如果超车者和前车之间的间距太小或太大，或者超车者尝试接近前车时速度过慢，则气流动力学效应将无法发挥作用。
进入尾风洞的位置和角度也必须准确无误，否则空气将流失在两侧，效果大打折扣。
总而言之，F1赛车中的尾流超车是一种高度科学和技能的运动。
掌握好尾流的特性，使其成为赛车运动的一种优势，可以扭转比赛的局势，从而实现超越其他竞争对手并赢得比赛的胜利。
“科学讲坛”第八十三讲聚焦流体力学
“科学讲坛”第八十三讲聚焦流体力学近日，“科学讲坛”第八十三期活动在中国科技馆二层多功能厅举行，本场讲座邀请到中国科学院力学研究所研究员、博士生导师、中国科学院院士李家春，作题为《身边的流动》的报告。
报告会由中国科学院院士工作局高级业务主管盛海涛主持。
来自各界的200余位听众现场倾听了李家春院士的精彩讲座。
李家春院士2003年当选为中国科学院院士，中国科学院力学研究所研究员，担任《力学与实践》主编。
曾任科技部“九五”攀登项目“流体和空气动力学关键基础问题研究”首席科学家。
李院士长期从事流体力学研究，在流动的非线性问题和力学中数学方法领域做出了理论成果。
他提出了摄动级数多对复奇点的判别准则；最早用剪切解释风浪频谱下移机理，并且得到弱风时不稳定加强，强风时不稳定抑制的新结论；对自然环境中的波、流、涡、湍流进行了深入研究，解决了与流体力学有关的诸如陆面过程、海气相互作用、台风异常路径和土壤侵蚀等环境科学问题。
李家春院士的讲座用通俗的语言、生动的实例详细介绍了流体力学的相关情况。
讲座内容共分为四个部分：流体现象就在身边，浅谈现代流体力学，流体力学发展历程，未来的机遇与挑战。
李院士首先从我们身边存在的很多流体现象开始讲起，他说：“流体也许看不见、摸不着，然而它们就像空气和水，是一种重要的存在，对我们的生活和发展起着重要的作用。
”他通过唐代诗人李白和张继的名诗“朝辞白帝城”和“枫桥夜泊”解释古人观察到的流动现象；讲述日本3.11海啸与福岛核泄漏、2011年极端气象灾害和美国航天飞机退役等事件当中的流体力学的原理，使听众了解从古至今身边的流体现象。
李院士还向听众们解释了什么是流体介质、什么是流体力学，回顾了流体力学发展的四个阶段。
提及近代力学时，李院士告诉听众，“如果没有普朗特的边界层理论，到现在为止，我们不可能坐十个小时飞机到达纽约。
”正是这个理论的提出，解决了阻力和飞机设计问题，推动了人类文明的进步。
在谈到现代流体力学发展的挑战时，李院士特别列举了大家都比较关心的航空航天、海洋工程、环境能源、生物医学和材料五个方面。
空气动力学原理在机械研究中的应用
空气动力学原理在机械研究中的应用空气动力学是工程学科里面的一个重要学科，它主要研究与空气运动有关的问题，包括气体的流动、气动力、空气噪声、空气污染等。
机械工程是一个广泛的跨学科领域，与物理、数学、电子、材料等学科都有关，而空气动力学原理在机械研究中的应用更是不可或缺。
机械的运动轨迹很大程度上受气动力作用的影响，比如汽车的空气阻力、喷气式飞机的升力和阻力、风力发电机的转动等。
这些都是空气动力学原理在机械研究中的应用。
下面我们就分别来探讨一下这些应用。
1.汽车空气阻力汽车行驶的速度越快，空气阻力就会变得越大。
因此，在汽车的设计和制造过程中，必须要充分考虑空气动力学问题。
压力分布、湍流和粘性等因素都对汽车的空气阻力产生影响。
汽车设计师必须通过数学模型和实验来进行车身空气动力学力学特征的分析，从而得到最优设计方案。
同时，汽车的外形也会对空气阻力产生影响。
比如在F1赛车的设计中，设计者要尽可能地减小车头的前截面积和阻力，这也是为了让车辆的速度更快，空气阻力更小，让车辆更具竞争力。
2.喷气式飞机升力和阻力喷气式飞机的设计和制造也是离不开空气动力学原理的。
喷气式飞机的飞行原理是依靠气流的升力和动力来驱动飞机。
空气动力学研究表明，飞机翼面上的压力分布是产生升力和阻力的关键因素之一。
通过研究空气动力学原理可以得出改善飞机升力和阻力的方法，比如通过调节飞机的气动外形设计、调节翼型和襟翼的延迟角等。
研究空气动力学原理不仅可以提高飞机的性能，还可以减小飞机的油耗，从而减少对环境的污染。
3.风力发电机的转动风力发电机同样也是需要空气动力学原理的。
风力发电机的蜗轮和叶片转动的原理都是依赖于来自风的动力作用。
而我们知道，风力机的效能取决于叶片和风的匹配度，也就是说，风力机叶片的设计关键在于如何使其能够在不同风速范围内工作得最佳，这就需要利用空气动力学原理来进行研究。
利用计算流体力学技术，可以对风力机的流场进行数值模拟和分析，得到其空气动力学性能参数，如叶片的扭转角、布局和叶型等。
浅谈流体力学在汽车车身设计中的应用
浅谈流体力学在汽车车身设计中的应用作者：孙崇高来源：《中国科技博览》2018年第05期[摘要]本文将结合生活实际探索流体力学在汽车车身设计中的应用，通过适当的分析了解流体力学的相关概念，保证更加清楚的明白汽车流线型车身产生的原理。
[关键词]流体力学；汽车车身；设计应用中图分类号：U463.82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）05-0373-01伴随着生活水平的稳步提升，各式各样的汽车已经成为生活中必不可少的出行工具，但是汽车的外形和构造是一个值得探讨的问题，只有明确其外观设计的原理，才能更加清楚的辨别不同车身设计的意义。
汽车拉力赛和F1赛车中出现的赛车，虽然在样式的构造上各有千秋，但是难以隐藏共同的特点，那就是车身外观，多是呈现出流线型。
汽车之所以是这样的形状，一定蕴藏着相关原理，在不断的摸索中发现与流体力学存在着密切联系。
一、汽车车身流线型的产生在分析流体力学在汽车车身设计中的应用时，可以借助于一个实验明确其中的原理：首先是准备出各种各样的空塑料瓶，然后将它们的头朝向水中，之后松开手，观察什么形状的瓶子弹跳最高，根据具体的实验结果可以判断，外形阻力较小的瓶子会跳更高。
流线型主要是一种受抵抗较小的形状，因此可以抑制剥离。
分析出现抑制剥离的问题，可以充分的考量缩小流动或者是扩大流动的情况，若是在缩小流动之后，伴随着向下游的逐步行进，实际的流动会变得逐渐狭窄，当不断的向下游行进，流动通路的断面积也会越来越小，以至于相应的流速逐渐加快，结合伯努利定律加以判断，压强是下降的状态。
由于高压向着低压的流动属于一种正常的流动状态，在这种情况之下，即便是缩小流动，也会呈现出安定的状态。
与之相反的是，通过适当的扩大流动，开始向着下游逐渐行进，流动也会逐渐扩展开来，通过不断的深入下游，流动通路的断面积也会呈现出增大的趋势，流速则越来越小，压强在不断上升的时候，实现了从低压向着高压流动的趋势，这与自然的流动方向是相反的，属于一种不安定的流动状态。
转载汽车尾翼的原理及其种类和意义
转载汽车尾翼的原理及其种类和意义摘要:本文从尾翼的物理学原理入手，分析了汽车尾翼的基本原理以及当今汽车尾翼的种类及其意义。
关键词:尾翼;伯努力方程;空气动力学随着经济的发展，中国的公路上有了越来越多的各式汽车，细心的人们会发现很多汽车的尾部都装有一个动感十足的装置，那就是汽车的尾翼。
1尾翼的空气动力学原理尾翼较专业的学名叫扰流板，最初的汽车尾翼是出现在F1赛车上，而且在它的前后都有这种装置。
尾翼并不是简单的起装饰作用，而是使汽车在高速驰骋时增加它的抓地力和稳定性，特别是使汽车在弯道不易于翻倒，并且可以节省燃油。
那么它是如何起这种作用的呢?这就需要我们先来了解一下飞机机翼升力机制的空气动力学原理。
飞机在飞行过程中会受到重力、空气阻力、推力和升力，而机翼的作用就是产生升力，即用来平衡重力而不致使飞机掉下。
机翼的侧视图及在高速状态下的气流分布，可见机翼的侧向截面是顶部弯曲而底部相对较平的形状。
当机翼在空气中穿过时将气流分隔开来，部分空气从机翼上方流过，另一部分则从其下方流过。
空气的流动在日常生活中是看不见的，但低速气流的流动却与水流有较大的相似性。
日常的生活经验告诉我们，当水流以一个相对稳定的流量流过河床时，在河面较宽的地方流速慢，在河面较窄的地方流速快。
流过机翼的气流与河床中的流水类似，由于机翼一般是不对称的，上表面比较凸而下表面比较平，流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水，流速较快;而流过机翼下表面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，流速较上表面的气流慢。
根据伯努力方程所得的流体力学基本原理，在流体的流动中，压强跟流速有关，流速v大的地方压强p小，流速v小的地方压强p大。
同理，空气流动慢的区域大气压强较大，而流动快的区域大气压强较小，这样机翼下表面的压强就比上表面的压强高。
换一句话说，就是大气施加于机翼下表面的压力(方向向上)比施加于机翼上表面的压力(方向向下)大，二者的压力差便形成了飞机的升力，且流速越大，这个升力也越大，这也正是为什么飞机起飞需要一个较大的速度的原因，因为这是需要升力大于飞机本身的重力。
浅析F1赛车尾翼工作原理
浅析F1赛车尾翼工作原理【关键词】 尾翼 下压力 压力差 流动分离 压差阻力F1赛车世界锦标赛与世界杯和奥运会并称“世界三大运动”，它是世界上速度最快、成本最为昂贵的运动项目，而支持它这些头衔的正是一些最前沿高端的科学技术。
F1赛车所包含的技术不仅涉及无线电通讯、电气系统、液压等机械系统的应用，更为主体的应是空气动力学的应用。
而F1赛车的最主要的空气动力学组件便是前鼻翼和尾翼。
较之前鼻翼来说，尾翼的工作效应更简单直接，就是提供足够的下压力，将赛车后轮紧紧压在赛道上，而F1赛车的抓地力有超过2/3则是由后轮负担。
如果前轮下压力低则可以提高车速，但同时也会提高转向不足的趋势；相对的，如果后轮的下压力不足，那么会有转向过度的倾向，车尾就会开始打滑。
用本学期学习的一些流体力学的知识可以简单解释一下F1赛车尾翼的工作原理以及近几年尾翼几次更新换代的原因。
1968年是F1赛车技术史上具有里程碑意义，这一年见证了尾翼的诞生。
很多F1赛车的尾翼都采用上方3片，下方1片共4片水平翼板，外加两端各1块垂直翼端板的设计。
上方的3片翼板同样呈上下分开布局，上1片，下2片。
尾翼的原理及作用尾翼部分由于飞机机翼泪滴状的设计，根据伯努利定理，上表面较之下表面空气流速快，所以产生压力差，因而产生升力。
而当今F1尾翼的设计则正好相反，虽然其尾翼水平端板截面是变形的泪滴状，但是做成了下表面比上表面弧度更大的设计，在相同时间中下方空气通过的路程长，使得下表面空气流速更快而压强更小，形成的压差产生的合力方向向下，即产生了下压力。
F1赛车之所以需要尾翼产生下压力是因为由于其底盘平坦，而赛车上方驾驶舱以及其它部件的存在使得上部空气将通过的路程一定比底部大，这样一来，车下方的压力大于上方，产生了升力，虽然可以减小摩擦力追求更大的速度，但为了让车更加稳定而不出现打滑或是更有甚者，在赛道上上飘的状况，所以需要翘起的尾翼。
另一方面，赛车的极速会使赛车尾部的气流的流动产生分离，分离的流体以漩涡形式脱落，形成压力较低的尾流区，因而赛车后部的压力合力在运动方向上小于前部，前后形成压力差，产生与运动方向相反的压差阻力。
EI检索实例
• 主题词： Computational Fluid Dynamics、 F1 、racing car
• 选择数据库：EI（涵盖工程和应用科学领域 的各学科）
F1 and {Computationalg car}
F1的同义词 Formula 1
从这两个字段我们可以看出，赛车的叙词是 Racing automobiles ,而计算流体力学的叙 词是Computational fluid dynamics ，所以 我们可以进行叙词检索。
("Computational fluid dynamics" and {Racing automobiles}) wn cv
• 计算流体力学在F1赛车运动中的应用 • 课题分析（我们可以用中国期刊网、维普、 搜索引擎查询一些资料来帮助我们了解课 题，从而进行课题分析。）
课题分析
• 计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics), 简称CFD，由于计算方法的发展和采用了美国、 日本的超级计算机。欧洲在飞行器研制与发展中 能广泛采用CFD方法。 • 格兰披治一级方程式(Grand Prix Formula One)大 奖赛的缩写，中文叫做一级方程式赛车。以共同 的方程式(规则限制)所造出来的车就称为方程式 赛车，而其中等级最高者就属F1。
and ("Formula 1" or F1)
("Computational fluid dynamics" and {Racing automobiles}) wn cv
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读书报告流体力学在F1赛车中的应用一辆F1赛车可以在5秒内加速到200km/h以上，极速更是高达350km/h，但是如果在弯道中轮胎没有足够的抓地力，那么引擎即使有足够强劲的动力，也没有机会充分发挥。
因此过弯稳定性可以极大程度地影响一辆F1赛车的综合性能。
为了提高过弯速度，除了要设置合适的悬架保证轮胎能最大限度地与路面接触之外，还利用空气提供额外的气动负升力，即气动下压力。
对于轮胎来说，施加在轮胎上的载荷有三类：车身自重、车手体重和行驶过程中空气提供的下压力。
其中，气动下压力可以在不增加额外质量的前提下，提高轮胎的附着力，有效地提升赛车的过弯性能，甚至直接影响到车手的单圈成绩。
在引擎研发相对稳定的框架下，对于下压力的压榨的开发被放在了新车研发的首要位置。
对于目前的F1赛车而言，底盘、发动机和悬架是一辆赛车的必备组成成分，其余的部件则是为了满足空气动力学的的需要面安装的，这此换们称之为“气动附加装置”又可以分为两类，一类是直接用来产生气动负升力的装置，包括前翼、后翼和扩散器，压力配比方面，前翼产生的下压力占全部下压力的30%，尾翼占30%，扩散器占40%。
另一类则是用来提升前、后翼以及扩散器的工作效率的辅助性装置，这此装置通过提升气流的传输效率，间接地提升赛车的气动性能，这类装置包括鼻锥及其下方的导流板，侧箱前方的导流板等等。
首先，我们就先从前后翼以及扩散器展开对F1赛车气动特性的讨论。
前翼前翼是安装在车体最前端的气动附加装置，它不仅负责制造赛车前部的下压力，还影响向后流动的气流的走向。
前翼由主要结构和众多的附加结构组成。
最前端的水平翼片称为主翼，其后端带有攻角的倾斜翼片称为襟翼，理论上来说，只要拥有主翼和襟翼就可以产生下压力，因此可以将主翼和襟翼概括为前翼的主要结构。
人类在流体力学的研究过程中一直在发展，进步，在可以产生气动负升力的翼形的研究中更是如此，先后出现了伯努利，牛顿等不同时期的翼形，这些翼形在气动性能上也不断提升，今天F1赛车所采用的主襟翼结合的翼形就是人类经过长期探索换来的智慧结晶，这种翼形不仅成熟，而且有效。
F1赛车在高速行驶时，流过前翼所在区域的气流被前前翼分割为两部分：一部分从翼片的上表面流过，另一部分则流过翼片的下表面，这两股气流依附在翼片上流动，最后在前翼后方的某一区域重新汇聚，两股的气流的区别在于，由于襟翼与主翼呈一个很大的倾角，因此襟翼拥有较大的迎风面积，在气体的流动过程中，翼片上表面的气流在流动中受到了阻碍，流速有所降低，而翼片下表面的气流则可以在无阻碍的状态下顺利通过，结合运用在气体领域的伯努利方程p+1/2ρv2=P0 ，上翼面的气流流速低，压强大，下翼面的气流流速高，压强小，两者作差，即产生了气动负升力。
襟翼的气动攻角越大，对翼片上方的气流的阻碍作用也主越明显，上、下翼面的流速差就越大，产生的气动负升力就越大。
下图左面表示的是前翼和总的气动负升力与襟翼攻角的关系。
Clw代表前翼的气动负升力 CDtot表示总的气动阻力CLtot代表总的气动负升力 CDw表示前翼的气动阻力但是在这种设置下存在着这样一个问题：气动攻角的增加意味着阻力的增加，换言之，增加气动负升力的同时伴随着阻力。
上图右面是前翼产生的气动阻力随气动攻角的数据图。
由图我们可以看出，前翼自身产生的阻力随气动攻角的增大而增大，而且二者近似呈线性关系，而赛车整体的气动阻力则是呈先增大后减小的趋势。
简单地说明一下，由于前翼位于赛车的最前端，其后就是赛车的前轮，因此这一位置十分特殊，相比之下，气流直接撞击在前轮上时产生的阻力要比在前翼上制造下压力时形成的阻力可观得多。
当襟翼的气动攻角大到一定程度时，就可以使部分气流在离开前翼向上扩散的过程中避开前轮，从而减小了气流撞击到前轮上的机会，因此，对于整车的气动阻力而言，当襟翼的攻角超过某一值时，整车的阻力会有所下降，换言之，前翼抵消了部分轮胎上产生的阻力。
对于前翼而言，更大的襟翼攻角和更长的翼弦可以获得更多的气动负升力。
但是在这两种设置下下翼面的气流很容易失去对翼片的依附而与翼面发生分离，我们常称这一现象为气流剥离，气流剥离就会引发前翼失速，降低前翼的气动负升力水平，因此，常需要在翼面上开槽来解决这一问题，开槽将完整的翼片拆分为若干部分，使得前翼上表面的气流流入下表面，并保证每一小块翼片上都时刻有气流附着，这样一来就避免了气流的剥离从而大大地提升了前翼的气动效率。
F1赛车的前翼的工作受到多种因素的影响，首先，作用在翼面上的气流并不是理想状态的，风速，风向都时刻变化，且不确定，此外，赛车在弯道中行驶时，作用在翼面上的气流会发生横向的偏转和移动，形成不稳定的流场，这不仅降低了前翼产生的气动负升力的效率，还影响到了前翼后部的气流环境，不利于气流的正常传输，针对以上这两种情况，F1的设计师分别用了如下应对措施：Ⅰ.增大产生气动负升力的翼面的有效面积，我们可以注意到，09年改革以前的F1赛车襟翼一直延伸至鼻锥的下方，这就意味着鼻锥下方的翼面上也可以产生气动负升力。
我们以迈凯伦MP4－20的前翼为例，迈凯伦MP4－20的前翼由三片组成，与主翼板吻合，三片翼板都保持着平缓的曲率、中间下沉两边高的特征。
当低表面的气流（与前翼处于相同高度的气流）出现分离、扰动时，前翼受到横向气流的影响会被减至最低，因此整个套件非常稳定。
赛车的特性是：易于驾驶，敏感程度极低。
Ⅱ.在前翼的下翼面设置用于梳理气流的整流片，这些整流片可以控制下翼面的气流走向，尽可能地防止下翼面的气流发生横向偏转和侧移，减小离开前翼的气流对前翼后部区域产生的扰动，保证赛车前部的气流环境相对稳定。
尾翼尾翼位于赛车末端，制造占全车30%的负升力。
尾翼可以分为上下两个部分，上层尾翼高耸在干净的气流环境中，下层结构又称作下横梁，负责提供额外的负升力。
尾翼的上层部分由两片组成，水平的翼片称为主翼，倾斜带有攻角的翼片称为副翼。
尾翼的工作原理与前翼大致相同，即利用翼片上下表面的流速差，制造气动负升力。
主翼与副翼之间保留一条开槽，将气流供应至翼面下方，从而提升整体的气动表现。
格尼襟翼（gurney flap）是前翼和尾翼上常用的一个附件。
这是一小片直角碳纤维，贴在翼片尾端，通过在翼片后缘制造一对旋向相反的涡流，能够增加一点下压力，同时也增加一点阻力。
gurney flap的作用在于，让机翼在大迎角的情况下，不产生气流失速现象。
另外需要提到的是，gurney flap对于提高赛车在制动时的稳定性以及尾翼在低速状态下制造下压力的能力也有积极的帮助。
车队可以通过更换更宽或更高的襟翼来调整翼片性能。
（注：在流体动力学中，失速是指翼型气动攻角增加到一定程度（达到临界值）时，翼型所产生的升力突然减小的一种状态。
翼型气动迎角超过该临界值之前，翼型的升力是随迎角增加而递增的；但是迎角超过该临界值后，翼型的升力将递减。
）气流在流过上下翼面后，会在翼片的后方区域会合。
由于两股气流存在速度差和压力差，因此这两股气流相接触后会形成螺旋形的涡流，涡流在尾翼的后缘交汇拓展，在潮湿的赛道条件下可以看到他们的尾迹。
这种涡流会带来阻力，降低赛车的直线速度。
一般来说，尾翼的上翼面大部分是高压，而边缘和下翼面是低压，因此F1的设计师们通过在端板的上层尾翼处添加百叶结构来平衡翼尖部分的气压，减小产生的涡流。
下横梁位于赛车的中等偏下位置，为赛车提供额外的气动负升力。
早期F1车队在上层尾翼和下横梁之间安装支架，以此来提升尾翼的强度，但是事实证明支架的存在不利于尾翼发挥出更好的功效，因此在09年的技术改革之后，以纽维为首的设计师摘除了这部分支架，为车尾区域创造了更加清洁的气流环境。
在之前的一段时间里，下横梁都是穿插安装在端板和车尾的防撞结构之间的，随着F1的设计师对负升力的渴求日益强烈，下横梁最终得以跨过防撞结构，成为一块完整的翼面。
失速尾翼可以概括为“根据不同的需要将气流引导到不同的区域”。
用于引发失速的气流从座舱前方的入口导入，进入车体内部的管道，管道在座舱位置有一个出口，另一个出口则延伸至尾翼。
一般情况下，气流会从座舱处的出口导出，不会给尾翼带来任何影响；而当赛车驶上直路时，车手会利用左膝盖将这一出口封闭，这时气流会被源源不断地送至尾翼，并在尾翼副翼的下方引发失速，以此达到提升赛车直线速度的目的。
扩散器扩散器位于赛车的尾端，是车尾最低的气动部件。
与前翼和尾翼相比，扩散器被应用的时间相对较晚，但是扩散器却是目前公认的最有效的气动部件，因为与传统的翼片工作方式不同，扩散器工作时几乎不伴随阻力，因此强化扩散器工作效率也常常成为F1设计师提升赛车气动性能的核心要素。
通常来说，扩散器可以为赛车提供40%的负升力。
所谓“扩散器”顾名思义，就是要造成气体的扩散，介绍扩散器的工作原理之前，我们有必要了解一下扩散器的结构及其与底盘的联系。
扩散器其实就是底盘末端的一段上翘结构，或者说是底盘末端的一个斜坡，但无论怎样理解，扩散器都是与赛车的底盘相连，亦或理解为底盘的一部分。
由于底盘与地面的高度十分有限，因此底盘下方的气流处于一种“压缩状态”中，流速会比赛车的速度有所加快，当这股气流流出底盘，进入扩散器时，气流会由于康达效应顺着上底盘/扩散器的斜坡形状流动，这时问题就出现了：由于扩散器的体积比车底大得多，因此需要更多气体才能填补扩散器这一巨大“空缺”，因此车底被压缩的气流就会加速向着扩散器的方向流动，这样一来，就好比有一双大手将气流源源不断地从车底抽出，车底的气流也获得了更为强大的流速，根据伯努利方程，流速高的地方压强低，车底由于气流的高速运动而产生了低压区，结合外界的一个大气压，便获得了巨大的负升力。
扩散器的工作原理也可以用文丘里效应解释，换言之，扩散器与文丘里管十分相似，车底的气流从扩散器入口进入，扩散器入口背面形成低压区降低车体底部空气的升力，以此增加赛车的负升力。
扩散器最大的缺点注是对底盘与路面之间的距离要求非常严格，距离变化会对负升力产生巨大的影响，这也就是为会么民用车没有使用这种装置，高度越低越好，但一旦底盘接触地面将前后气流切断，扩散器立刻失效。
研究表明赛车底部运动气流在扩散器起始位置发生分离，后在文丘里的影响下重新附着在扩散器的表面而流向尾部。
针对这种情况，F1的设计师通常会给扩散器安装涡流发生器来保证气流的附着，强化扩散器的“抽气”效能，涡流发生器在航空领域中实际上是以某一安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在迎风面气流中和常规机翼一样能产生翼尖涡，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡的强度相对较强。
这种高能量的翼尖涡与其下游的低能量边界层流动混合后，就把能量传递给了边界层，使处于逆压梯度中的边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。