空气动力学
空气动力学工作原理
空气动力学工作原理空气动力学是研究飞行器在空气中运动的科学，主要涉及气流力学、机翼气动力学、飞行器升力和阻力等问题。
了解和应用空气动力学原理对于飞行器的设计、控制和性能优化至关重要。
本文将详细介绍空气动力学的工作原理。
一、气流力学气流力学是空气动力学的基础，研究空气在运动中的物理特性。
空气由于受到各种力的作用，会形成各种气流现象，如湍流、层流、颠簸等。
气流力学研究了空气的流体力学性质，包括速度、密度、黏性等，这些因素直接影响飞行器在空气中的运动。
二、机翼气动力学机翼气动力学是空气动力学中的重要分支，研究了机翼在飞行过程中所受到的气动力。
机翼的形状、面积和角度等因素会影响气流对机翼的影响，进而影响到飞行器的升力和阻力。
为了减小阻力、增加升力，机翼的设计需要考虑气动力学原理，采用合理的机翼翼型和控制面。
三、升力和阻力升力和阻力是飞行器在运动中的两个关键力。
升力使得飞行器能够克服重力，并产生向上的浮力。
阻力是飞行器在空气中运动时受到的阻碍力，直接影响飞行器的速度和能耗。
通过调整机翼的形状和角度，可以改变升力和阻力的大小，实现飞行器的稳定飞行。
四、空气动力学模拟空气动力学模拟是利用计算机技术对飞行器在空气中的运动进行数值模拟和分析的方法。
通过建立数学模型和计算流体力学方法，可以预测飞行器的气动性能和飞行状态。
空气动力学模拟可以为飞行器设计提供理论支持和优化指导，可以节省实际试验的成本和时间。
五、应用领域空气动力学工作原理被广泛应用于航空航天领域。
航空器设计师通过研究空气动力学原理，设计出具有优异性能的飞机和导弹。
同时，空气动力学原理也被应用于空气动力学模拟、气象学、建筑设计等领域，为人们提供更加安全、高效的工程设计和科学研究方法。
结语空气动力学的工作原理是研究飞行器在空气中运动的基础知识，涉及气流力学、机翼气动力学、升力和阻力等方面。
了解和应用空气动力学原理可以优化飞行器设计、提高飞行性能，同时也可以为其他工程领域提供重要的理论支持和指导。
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。
空气动力学的基本概念及其应用
空气动力学的基本概念及其应用空气动力学是研究空气对物体运动的影响以及通过空气流动产生的力的学科。
在工程领域，空气动力学被广泛应用于飞机、火箭、汽车、建筑物等的设计与优化。
本文将介绍空气动力学的基本概念以及其在不同领域中的应用。
一、空气动力学的基本概念1. 空气流动：空气动力学研究的核心是空气的流动行为。
空气可以被视为由无数微小分子组成的气体，其流动受到多种力的作用。
通过研究空气分子之间的相互作用以及其运动方式，我们可以了解空气流动的规律。
2. 动力学基本方程：空气动力学的研究基于质量守恒、动量守恒和能量守恒的基本方程。
这些方程描述了空气流体中质量、动量和能量的守恒关系，通过求解这些方程，我们可以推导出空气流动的特性。
3. 升力和阻力：在空气动力学中，升力和阻力是两个重要的概念。
升力是垂直于空气流动方向的力，它使得物体能够在空中飞行或产生上升力。
阻力是与空气流动方向相反的力，它会消耗物体的动能。
4. 压力和速度场：空气动力学研究的另一个关键概念是压力和速度场。
压力场描述了不同位置处空气分子的压力分布情况，速度场则描述了空气在不同位置处的流速。
通过研究压力和速度场的变化，我们可以了解空气流动的行为。
二、空气动力学的应用1. 飞机设计：空气动力学在飞机设计中起着至关重要的作用。
通过对飞机外形和机翼气动特性的研究，可以优化飞机的升力和阻力性能，提高飞机的飞行效率和燃油利用率。
同时，空气动力学研究还可以帮助设计更稳定和安全的飞机。
2. 汽车设计：空气动力学也被广泛应用于汽车设计中。
通过对汽车外形、车底流动以及空气阻力的研究，可以降低汽车在高速行驶中受到的阻力，使汽车更加省油和稳定。
此外，空气动力学还可以帮助改善汽车的操控性能和行驶稳定性。
3. 建筑设计：在建筑领域，空气动力学研究可以帮助优化建筑物的通风和隔热性能。
通过研究建筑物外形、风荷载和空气流动的关系，可以设计出更加节能和舒适的建筑环境。
此外，空气动力学研究还可以帮助预测大风对建筑物的影响，提高建筑物的抗风能力。
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
空气动力学科技名词定义中文名称：空气动力学英文名称：acerodynamics;aerodynamics定义1：流体力学的分支学科，主要研究空气运动以及空气与物体相对运动时相互作用的规律，特别是飞行器在大气中飞行的原理。
所属学科：大气科学（一级学科）；动力气象学（二级学科）定义2：研究空气和其他气体的运动以及它们与物体相对运动时相互作用规律的科学。
所属学科：航空科技（一级学科）；飞行原理（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片同名书籍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。
目录F1中空气动力学的最基本原理和公式空气动力学的发展简史空气动力学的研究内容空气动力学的研究方法其它力学分支学科主要物理学分支图书信息1图书信息2F1中空气动力学的最基本原理和公式空气动力学的发展简史空气动力学的研究内容空气动力学的研究方法其它力学分支学科主要物理学分支图书信息1图书信息2展开1．动量理论推导出作用在风机叶轮上的功率P和推力T（忽略摩擦阻力）。
由于受到风轮的影响，上游自由风速V0逐渐减小，在风轮平面内速度减小为U1。
上游大气压力为P0，随着向叶轮的推进，压力逐渐增加，通过叶轮后，压力降低了ΔP，然后有又逐渐增加到P0（当速度为U1时）。
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+p1ρu12/2+P0=ρu2/2+p2P1-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：T=m(V1-V2)式中m=ρSV,是单位时间内的质量流量所以： T＝ρSu（V0-u1）所以：压力差ΔP＝T/S=ρu（V0-u1）由（2）和（3）式可得：u＝1/2[（V0-u1）] (4)由（4）式可见叶轮平面内的风速u是上游风速和下游风速的平均值，因此，如果我们用下式来表示u。
空气动力学 科普
空气动力学科普空气动力学是研究空气在物体表面周围的流动及其对物体的影响的科学。
它是力学和流体力学的一个重要分支，广泛应用于航空航天、汽车、建筑等领域。
本文将从流动的基本原理、气流的特性以及应用领域三个方面科普空气动力学的知识。
一、流动的基本原理空气动力学研究的基础是流体力学。
在空气动力学中，流体可以看作是连续不断的微小粒子，其运动服从牛顿力学的基本定律。
空气动力学研究的主要对象是流体在物体表面周围的流动。
在空气动力学中，流体的流动可以分为层流和湍流两种形式。
层流是指流体沿着平行于表面的方向流动，流线间没有交叉和混乱。
湍流则是流体流动产生的一种混乱的状态，流线交叉、扭曲，流动速度和压力分布不规则。
物体表面周围的流动可以产生压力分布的变化。
当流体流过物体表面时，流体速度增加，压力就会降低，形成低压区域。
根据伯努利原理，流体速度增加时，压力就会降低，而流体速度减小时，压力就会增加。
这种压力分布的变化对物体产生了升力和阻力。
二、气流的特性在空气动力学研究中，气流的特性对于物体的设计和性能有着重要影响。
首先是气流的速度分布。
在物体周围的气流中，速度分布不均匀。
在物体正面，气流速度较快，而在物体背面，气流速度较慢。
这种速度分布的不均匀性对物体的阻力和升力产生了影响。
其次是气流的粘性。
气体具有一定的黏性，当气体流动时，会与物体表面发生摩擦。
这种摩擦会阻碍气流的流动，并产生阻力。
因此，在空气动力学中，研究气流的粘性对于降低阻力、提高效率非常重要。
最后是气流的湍流特性。
湍流是气流流动中产生的一种混乱状态，流线交叉、扭曲，流动速度和压力分布不规则。
湍流对物体的阻力产生很大影响，因此在空气动力学中，研究气流的湍流特性对于降低阻力、提高性能至关重要。
三、应用领域空气动力学在许多领域都有着重要的应用，下面分别介绍航空航天、汽车和建筑领域的应用。
在航空航天领域，空气动力学是飞机设计的重要基础。
通过研究机翼和机身的气动特性，可以优化飞机的升力和阻力，提高飞行效率。
空气动力学的分类
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二、社会保险费的征集方式1、比例保险费制这种方式是以被保险人的工资收入为准，规定一定的百分率，从而计收保险费。
采用比例制，原来社会保险的主要目的，是为了补偿被保险人遭遇风险事故期间所丧失的收入，以维持其最低的生活，因此必须参照其平时赖以为生的收入，一方面作为衡量给付的标准，另一方面又作为保费计算的根据。
以工作为基准的比例保险费制最大的缺陷是社会保险的负担直接与工资相联系，不管是雇主雇员双方负担社会保险费还是其中一方负担社会保险费，社会保险的负担都表现为劳动力成本的增加，其结果会导致资本排挤劳动，从而引起失业增加。
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。
空气动力学公式
空气动力学公式
以下是一些常见的空气动力学公式：
1.压力公式：P=1/2ρv²，其中P表示压力，ρ表示空气密度，v表
示速度。
2.升力公式：L=Cl×1/2ρv²×S，其中L表示升力，Cl表示升力系数，S表示受力面积。
3.阻力公式：D=Cd×1/2ρv²×S，其中D表示阻力，Cd表示阻力系数，S表示受力面积。
4.马赫数公式：M=v/a，其中M表示马赫数，v表示速度，a表示音速。
5. 空气动力学力公式：F = ma = (P2-P1) × A，其中F表示力，m
表示质量，a表示加速度，P表示压力，A表示受力面积。
6.爱丁顿近似公式：Cd=2∑((Fi/v²)×Δii),其中Cd表示阻力系数，F表示阻力，v表示速度，Δr表示重心位置的移动量。
7. 激波角公式：θ = arcsin(1/M)，其中θ表示激波角，M表示马
赫数。
8.汉克斯公式：L/D=Cl/Cd，其中L/D表示升阻比，Cl表示升力系数，Cd表示阻力系数。
9. 斯托克斯公式: Fd= 6πμrv，其中Fd表示粘滞阻力，μ表示空
气粘度，r表示颗粒半径，v表示速度。
以上仅是空气动力学公式中的部分，具体使用还要根据具体问题进行。
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》课件
未来挑战与机遇
环境保护需求
新能源利用
随着环境保护意识的提高，对空气污 染和气候变化的研究需求增加，这为 空气动力学带来了新的挑战和机遇。
新能源的利用涉及到流动、传热和燃 烧等多个方面，需要空气动力学与其 他学科合作，共同解决相关问题。
航空航天发展
航空航天领域的发展对空气动力学提 出了更高的要求，需要不断改进和完 善现有技术，以满足更高性能和安全 性的需求。
04
翼型与机翼空气动力学
翼型空气动力学
翼型概述
翼型分类
翼型是机翼的基本截面形状，具有特定的 弯度和厚度。
根据弯度和厚度的不同，翼型可分为超临 界、亚音速和超音速翼型等。
翼型设计
翼型与升力
翼型设计需考虑气动性能、结构强度和稳 定性等多个因素。
翼型通过产生升力使飞机得以升空。
机翼空气动力学
01
机翼结构
课程目标
掌握空气动力学的基本概 念和原理。
提高分析和解决实际问题 的能力。
了解空气动力学在各领域 的应用和发展趋势。
培养学生对空气动力学的 兴趣和热爱。
02
空气动力学基础
流体特性
01
02
03
04
连续性
流体被视为连续介质，由无数 微小粒子组成，彼此之间存在
相对运动。
可压缩性
流体的密度会随着压力和温度 的变化而变化。
《空气动力学》PPT课件
目 录
• 引言 • 空气动力学基础 • 流体动力学 • 翼型与机翼空气动力学 • 空气动力学应用 • 未来发展与挑战
01
引言
主题介绍
空气动力学：一门研 究空气运动规律和空 气与物体相互作用的 科学。
课件内容涵盖了基础 理论、应用实例和实 验演示等方面。
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）
空气动力学与气体力学
空气动力学与气体力学空气动力学和气体力学是现代科学中与空气和气体运动有关的两个重要学科。
空气动力学研究空气在物体周围流动时的应力、压力和力学性质，而气体力学则研究气体的性质、热力学和动力学。
这两个学科不仅在航空、工程、气象等方面具有广泛的应用，也对我们的日常生活产生了重要影响。
1. 空气动力学空气动力学主要研究空气在各种情况下对物体的作用力和流动特性。
其中，空气动力学力学是关键的研究内容之一。
通过对流体中的力学性质进行研究，可以了解空气在物体周围的流动态势，以及物体所受的压力和阻力。
这对于飞机、汽车、船舶等工程设计具有重要意义。
例如，在飞机设计中，空气动力学研究可以确定飞机在不同速度下的升力和阻力，进而决定其飞行性能。
另外，空气动力学还涉及气动外形设计。
比如，空气动力学在汽车工业中的应用，通过改变汽车外形来优化空气动力学性能，降低风阻，提高燃油经济性。
同样的道理也适用于高速列车、高楼大厦等。
此外，空气动力学还可用于减少建筑物风险，通过对风的流动模拟和分析，可以提前预警建筑物的结构稳定性，减少自然灾害造成的人员伤亡和财产损失。
2. 气体力学气体力学是研究气体性质、热力学和动力学的学科。
气体力学的研究对象是物质的气态状态，即气体。
气体是物质存在的一种形态，具有可压缩性和扩散性等特点。
而气体力学则通过研究气体的各种性质和运动规律，来揭示气体的内在规律。
在气体力学中，热力学是一个重要的方向。
热力学研究热与能量之间的转化关系，例如气体的压力和体积之间的关系、温度和热量之间的关系等。
这些关系对于工程设计和生产过程中的能量转化和控制具有重要意义。
例如，在汽车发动机的设计中，通过研究燃气的热力学性质，可以优化发动机的燃烧效率，提高能源利用率，减少污染排放。
动力学是气体力学的另一个重要领域。
动力学研究物体在不同力作用下的运动特性和力的平衡关系。
在气体力学中，动力学研究气体分子的运动规律和碰撞行为，以及气体流动的力学特性。
空气动力学
空气动力学简介空气动力学是研究物体在空气中运动时所受到的力学规律的科学，它是航空航天工程的重要基础。
空气动力学通常研究流体力学中的问题，其中特别关注空气流体力学问题。
本文将深入介绍空气动力学的基本概念和应用领域。
1. 空气动力学基础1.1 流体力学基础知识要理解空气动力学，首先需要掌握一些流体力学的基础知识。
流体力学是研究流体运动和力学性质的科学，包括流体的连续性方程、动量方程和能量方程等。
本节将介绍流体力学的基本概念和方程，以及其在空气动力学中的应用。
1.2 空气动力学基本概念空气动力学研究物体在空气中的运动，其中涉及到一些基本概念，如气动力、气动特性、升力、阻力等。
本节将详细解释这些概念，并讨论它们在航空航天工程中的重要性。
2. 空气动力学应用2.1 飞行器设计空气动力学在飞行器设计中起着至关重要的作用。
通过分析飞行器在不同速度、高度和姿态下的气动特性，可以优化飞行器的结构和性能。
本节将介绍飞行器设计中的空气动力学考虑因素，如升力和阻力的平衡、操纵性和稳定性分析等。
2.2 汽车空气动力学优化除了飞行器设计，空气动力学在汽车工业中也有重要应用。
优化汽车的空气动力学特性可以降低气动阻力，提高汽车的燃油经济性，同时也会改善汽车的操控性和稳定性。
本节将介绍汽车空气动力学优化的方法和技术。
2.3 建筑物空气动力学分析在建筑设计中，空气动力学也起着重要作用。
通过分析建筑物在风中的响应和气动荷载，可以评估建筑物的结构安全性并优化建筑物的设计。
本节将介绍建筑物空气动力学分析的方法和实践。
3. 空气动力学实验和仿真3.1 空气动力学实验为了更好地理解和掌握空气动力学的原理，进行实验是一种常用的方法。
本节将介绍一些常见的空气动力学实验装置和实验方法，如风洞实验、气动力测量和力矩测量等。
3.2 空气动力学仿真除了实验，空气动力学也可以通过数值模拟和计算机仿真来进行研究。
本节将介绍空气动力学仿真的基本原理和方法，如计算流体力学（CFD）方法、有限元方法等。
空气动力学的基本原理及其应用
空气动力学的基本原理及其应用空气动力学是航空航天工业中最基本的学科之一，它对于飞行器的设计、性能、控制、稳定性等方面都有着至关重要的影响。
本文将会介绍一些关于空气动力学的基本原理及其应用。
一、空气动力学的基本原理1. 空气动力学中的机翼机翼是飞行器的“翅膀”，它的主要作用是产生升力和阻力，有利于飞行器在空气中飞行。
机翼的设计需要考虑气动力学的原理，包括密度、速度、压力等因素的影响。
机翼的气动力学性能受到多种因素的影响，包括机翼的几何形状、材料、气流方向、速度等。
2. 空气动力学中的升力和阻力空气动力学中最重要的概念是升力和阻力。
升力是垂直于机翼平面的向上的力，它能够将飞行器向上推进，使它在空中飞行。
阻力则是水平方向的力，阻碍着飞行器前进，需要通过动力来克服阻力前行。
3. 空气动力学中的 Reynold 数Reynold 数是判断气流运动是否湍流的重要指标。
当Reynold 数大于某一特定的值时，气流就开始变得湍流起来。
湍流会对飞行器产生不良的影响，因此，预测Reynold 数的变化对于飞行器的运动至关重要。
二、空气动力学的应用1. 飞行器的设计空气动力学对于飞行器的设计有着很大的影响。
设计者需要考虑机翼的形状、材料和气动性能对于飞行器性能的影响。
通过合理的设计，可以使飞行器在空中得到更好的表现，包括稳定性和操纵性。
2. 飞行器的控制飞行器在空中处于不断的运动状态，需要通过控制来保持平衡。
空气动力学对于控制系统的设计和调整有着很大的影响。
这些控制系统需要能够准确地响应飞行器的变化，包括姿态、速度、位置等方面的变化。
3. 飞行器的稳定性飞行器的稳定性是飞行器在空中保持平衡的能力，对于安全飞行至关重要。
空气动力学对于飞行器的稳定性有着很大的影响。
通过优化机翼的形状和气动性能可以改善飞行器的稳定性，从而保证飞行器安全地在空中飞行。
4. 飞行器的性能评估空气动力学的理论可以用于对于飞行器性能进行评估。
这些评估可以涉及到飞行器的速度、升力、阻力等各种方面的性能。
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。
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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。