大气物理学 空气动力学

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 s D 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。

物理学中的空气动力学现象研究空气动力学是物理学中的重要分支，研究了空气在运动中所表现出的各种现象。

在现代工程和科学领域中，空气动力学的研究对于飞行器设计、建筑物抗风性能、天气预测等方面起着重要的作用。

本文将从翼型气动性能、风洞实验以及气动力和阻力等几个方面来探讨空气动力学现象的研究。

翼型气动性能是空气动力学研究的核心内容之一。

翼型的气动性能直接影响着飞行器的升力和阻力。

通过对不同翼型的气动性能进行研究，可以优化设计飞机的翼型，提高飞机的升力和降低阻力。

空气动力学家通过模型和计算方法来研究不同翼型的气动性能。

他们使用实验室内的小型模型来测量翼型在不同飞行状态下的力学性能，例如升力系数、阻力系数和气动中心位置等。

通过这些研究，可以更好地理解空气动力学现象，并为飞行器的设计提供参考。

风洞实验是研究空气动力学现象的重要手段之一。

风洞是一个模拟大气环境的装置，通过控制风速和风向来模拟实际飞行中的空气流动。

在风洞中进行实验可以更好地观察和测量气流对物体的作用力和压力分布。

例如，通过在风洞中放置翼型模型，可以测量不同速度下的升力和阻力，进而得到升力和阻力的关系。

风洞实验可以为科学家提供实验数据，帮助他们验证和改进现有的空气动力学理论。

气动力和阻力是空气动力学研究的重要内容。

气动力是指空气对物体施加的力，它包括升力和阻力两个方向的分力。

升力是垂直于物体运动方向的力，它使物体产生向上的力。

阻力是平行于物体运动方向的力，它使物体产生阻碍运动的力。

研究气动力可以帮助我们了解物体在空气中的运动特性，从而优化设计飞行器或建筑物的结构。

例如，减小飞机的阻力可以降低燃油消耗，提高飞行效率。

通过对气动力的研究，我们可以更好地理解物体在空气中的运动规律，并为工程设计提供科学依据。

综上所述，空气动力学是物理学中一个重要的研究领域，它研究了空气在运动中所表现出的各种现象。

通过对翼型气动性能、风洞实验以及气动力和阻力等方面的研究，我们可以更好地理解空气动力学现象，并为现代工程设计和科学研究提供重要的参考。

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。

大气中的空气动力学研究空气流动的力学原理在自然界中，空气流动是一种普遍存在的现象。

了解空气流动的力学原理对于许多领域的研究和应用都至关重要，尤其是在大气科学、气象学、风洞实验等方面。

本文将从空气动力学的角度来探讨大气中空气流动的力学原理。

一、空气的物理属性空气是由气体分子组成的，具有质量、体积和惯性等物理属性。

在常温常压条件下，空气是可压缩的，其密度和压力随温度和海拔的变化而改变。

空气分子之间存在着相互作用力，如分子间的引力和排斥力，这些力对空气流动产生重要影响。

二、流体力学基本概念空气动力学研究中的基本概念包括流体、流速、压力、密度和粘性等。

流体是指可以流动的物质，包括液体和气体。

空气作为一种气体，在流动中遵循流体的基本原理。

流速表示单位时间内流体通过某一横截面的体积，通常用速度矢量来描述。

压力是指单位面积上作用的力，空气流动中压力的分布对于空气流动的方向和速度有重要影响。

密度是指单位体积内包含的质量，空气的密度随着温度和压力的变化而变化，影响了流体的惯性和流速。

粘性是指流体内部分子间摩擦产生的阻力，影响了流体的黏性和流动性。

空气的粘性对于空气流动的边界层和湍流产生有重要影响。

三、空气流动的力学原理空气流动的力学原理可由欧拉方程和纳维-斯托克斯方程来描述。

欧拉方程是描述理想流体运动的基本方程，忽略了流体的粘性。

纳维-斯托克斯方程是考虑了流体粘性的完整流体力学方程，适用于高粘性流体流动。

1. 理想流体的欧拉方程欧拉方程可以表示为：∇·u + (u·∇)u= −1/u∇u，其中u是流速矢量，u是压力，u是密度。

根据欧拉方程，流体的流速与压强梯度存在关系，即压强梯度越大，流速越快。

这一原理在气象学中解释了风的形成和变化。

2. 高粘性流体的纳维-斯托克斯方程纳维-斯托克斯方程考虑了流体的粘性效应，可以表示为：∇·u + (u·∇)u= −1/u∇u + u∇^2u，其中u是运动黏度。

空气动力学基本概念第一章一、大气的物理参数1、大气的(7个)物理参数的概念2、理想流体的概念3、流体粘性随温度变化的规律4、大气密度随高度变化规律5、大气压力随高度变化规律6、影响音速大小的主要因素二、大气的构造1、大气的结构（根据热状态的特征）2、对流层的边线和特点3、平流层的边线和特点三、国际标准大气（isa）1、国际标准大气（isa）的概念和基本内容四、气象对飞行活动的影响1、阵风分类对飞机飞行器的影响（横向阵风和水平阵风*）2、什么就是平衡风场？3、低空风切变的概念和对飞行的影响五、大气状况对飞机机体腐蚀的影响1、大气湿度对机体有什么影响？2、临界相对湿度值的概念3、大气的温度和温差对机体的影响第二章1、相对运动原理2、连续性假设3、流场、定常流和非定常流4、流线、流线谱、流管5、体积流量、质量流量的概念和计算公式。

二、流体流动的基本规律1、连续方程的含义和几种表达式（注意适用条件）2、连续方程的结论:对于低速、不可压缩的定常流动，流管变细，流线变密，流速变快；流管变粗，流线变疏，流速变慢。

3、伯努利方程的含义和表达式4、动压、静压和总压5、伯努利方程的结论:对于不可压缩的定常流动，流速小的地方，压力大；而流速大的地方压力小。

（这里的压力是指静压）重点伯努利方程的适用于条件：1）定常流动。

2）研究的就是在同一条流线上，或同一条流管上的相同横截面。

3）流动的空气与外界没能量互换，即为空气就是边界层的。

4)空气没粘性，不容放大――理想流体。

三、机体几何外形和参数1、什么就是机翼翼型；2、翼型的主要几何参数；3、翼型的几个基本特征参数4、表示机翼平面形状的参数（6个）5、机翼相对机身的角度（3个）6、表示机身几何形状的参数四、作用在飞机上的空气动力1、什么是空气动力？2、升力和阻力的概念3、应用领域已连续方程和伯努利方程表述机翼产生升力的原理4、迎角的概念5、低速飞行中飞机上的废阻力的种类、产生的原因和减少的方法；6、诱导阻力的概念和产生的原因和增加的方法；7、附面层的概念、分类和比较；附面层拆分的原因8、低速飞行器时，相同速度下两类阻力的比较9、升力与阻力的排序和影响因素10、大气密度增大对飞行器的影响11、升力系数和升力系数曲线（会画出升力系数曲线、掌握升力随迎角的变化关系，零升力迎角和失速迎角的概念）12、阻力系数和阻力系数曲线13、掌控升阻比的概念14、发生改变迎角引发的变化（升力、阻力、机翼的压力中心、减速等）15、飞机大迎角失速和大迎角失速时的速度16、机翼的压力中心和焦点概念和区别六、高速飞行的一些特点1、什么是空气的可压缩性？2、飞行马赫数的含义3、流速、空气密度、流管截面积之间关系4、对于“超音速流通过流管扩张来加速”的理解5、小扰动在空气中的传播及其传播速度6、什么是激波？激波的分类7、气流通过激波后参数的变化8、什么是波阻9、什么就是收缩波？气流通过收缩波后参数的变化10、临界马赫数和临界速度的概念11、激波减速和大迎角减速的区别12、激波拆分13、亚音速、跨音速和超音速飞行的划分*14、采用后掠机翼的优缺点比较第三章一、飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度1、机体坐标系的建立2、飞机在空中运动的6个自由度二、飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程外载荷组成平衡力系的2个条件*：①、外载荷的合力等于零（外载荷在三个坐标轴投影之和分别等于零）∑x=0∑y=0∑z=0②、外载荷的合力矩等于零(外载荷对三个坐标轴力矩之和分别等于零)∑mx=0∑my=0∑mz=01、什么是定常飞行和非定常飞行？2、定常飞行器时，促进作用在飞机上的载荷平衡条件和均衡方程组三、载荷系数（过载）1、载荷系数的概念和则表示方法及ny的特点四、航行飞行器、降落和降落1、什么就是航行飞行器和巡航速度2、影响平飞所须要速度的因素3、最小平飞速度及其影响因素4、最轻平飞速度及其影响因素5、什么就是飞行器包线6、飞机的航行性能参数五、水平拐弯和前轮1、飞机水平转弯的受力分析和载荷系数2、侧滑和侧滑角的概念六、等速爬升和等速下滑1、等速爬升和爬升角的概念2、等速下滑和下滑角的概念3、影响下滑角的因素七、增升原理和增升装置1、增升装置的作用和原理2、后缘襟翼的种类和各自实行的液冷原理3、采用后缘襟翼的缺点4、前缘襟翼的分类和原理5、前缘缝翼的促进作用6、涡流发生器的促进作用第四章飞机的稳定性和操纵性一、飞机运动参数1、地面坐标系的创建2、飞机在空间的姿态表示方法二、飞机稳定性和操纵性的基本概念1、稳定性的概念及其分类2、动稳定性和静稳定性的概念和两者之间的关系3、飞机的稳定性问题分为哪3个方面4、什么就是飞机的操纵性，飞机的操纵性分成哪3个方面三、飞机的横向稳定性1、什么是飞机的纵向配平，如何实现？（飞机水平尾翼的一个关键促进作用就是确保飞机在相同速度下展开定常直线飞行器的横向均衡*。

气体动力学与空气动力学分析气体动力学和空气动力学是研究气体在运动中的力学性质的分支学科。

气体动力学主要研究气体的压力、密度、温度等与气体运动相关的物理性质，而空气动力学则是在气体动力学的基础上研究空气流动对物体的作用力。

一、气体动力学气体动力学研究气体在运动过程中的各种性质。

在气体动力学中，压力是一个重要的参数。

当气体分子在容器内碰撞时，会产生压力。

按照理想气体状态方程P = nkT，气体压力与分子数、温度成正比，与体积无关。

气体动力学还研究气体的密度、速度和温度等参数。

密度是气体单位体积内气体分子的数量。

速度是气体分子在运动过程中的物理量，表征了分子的运动快慢。

温度是气体分子平均热运动的程度，直接影响气体分子的速度和压力。

在气体动力学的研究中，还有一个重要的概念是气体的分子速度分布。

根据玻尔兹曼分布定律，分子速度服从高斯分布，即大部分分子速度接近平均速度，只有极少数分子速度非常快或非常慢。

气体动力学的研究除了在实验室进行，还可以利用数学模型进行计算。

通过建立适当的方程，如连续性方程、动量守恒方程和能量守恒方程，可以模拟气体在复杂环境中的运动过程，对大气环境和天气变化进行预测。

二、空气动力学空气动力学是在气体动力学的基础上研究空气流动对物体的作用力的学科。

在空气动力学中，流体力学是一个重要的理论基础。

在空气动力学中，对流体的运动进行了系统的研究。

流体包括气体和液体，流体力学主要研究流体的静力学和动力学性质，包括速度场、压力场以及流体流动的稳定性和不稳定性。

对于空气动力学而言，空气流动对物体的作用力是非常重要的。

当一个物体在空气中运动时，空气会对其产生阻力、升力和侧向力等作用力。

阻力是空气对物体运动方向的作用力，升力是垂直于运动方向的力，侧向力则是垂直于水平平面的力。

空气动力学的研究对于飞行器的设计和优化是至关重要的。

通过分析空气动力学，可以了解飞行器在不同速度、角度和空气密度下的性能，并找到最佳的设计参数以提高飞行器的效率和稳定性。