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。

空气动力学基础 安德森 双语

空气动力学基础安德森双语 引言 空气动力学是研究空气对物体运动的影响的学科，它在航空航天工程、汽车工程、建筑设计等领域都有广泛的应用。本文将以安德森的《空气动力学基础》为基础，通过双语方式探讨空气动力学的基本概念、原理和应用。 空气动力学概述 什么是空气动力学 •空气动力学是研究空气对物体运动的影响的学科。 •它主要研究空气动力学力学、空气动力学热力学和空气动力学光学等方面的问题。 空气动力学的应用领域 •航空航天工程：研究飞机和火箭等飞行器的设计和性能。 •汽车工程：研究汽车的空气动力学性能，提高汽车的操控性和燃油经济性。•建筑设计：研究建筑物的空气流动，改善室内空气质量和降低能耗。 空气动力学基本原理 流体力学基础 1.流体的定义：流体是指能够流动的物质，包括液体和气体。 2.流体的运动描述：流体的运动可以通过速度场和压力场来描述。 3.流体的运动方程：流体的运动可以由连续性方程、动量方程和能量方程描述。 空气动力学力学 1.空气动力学力学的基本原理：空气动力学力学研究空气对物体的力学作用。 2.升力和阻力：升力是垂直于飞行器运动方向的力，阻力是与飞行器运动方向 相反的力。 3.升力和阻力的计算：升力和阻力可以通过气动力系数和流体动力学原理进行 计算。 空气动力学热力学 1.空气动力学热力学的基本原理：空气动力学热力学研究空气对物体的热力学 作用。 2.空气的物理性质：空气的物理性质包括密度、压力和温度等。 3.空气的热力学过程：空气的热力学过程可以通过气体状态方程和热力学原理 进行描述。

空气动力学光学 1.空气动力学光学的基本原理：空气动力学光学研究空气对光的传播和折射的 影响。 2.折射现象：当光线从一个介质传播到另一个介质时，会发生折射现象。 3.折射定律：折射定律描述了光线在折射过程中的角度关系。 空气动力学的应用 航空航天工程中的应用 1.飞行器设计：空气动力学原理用于飞行器的气动外形设计和性能评估。 2.飞行力学：空气动力学原理用于飞行器的姿态控制和飞行性能分析。 汽车工程中的应用 1.汽车空气动力学性能：空气动力学原理用于改善汽车的空气动力学性能，提 高操控性和燃油经济性。 2.汽车外形设计：空气动力学原理用于汽车外形的优化设计，减少空气阻力。 建筑设计中的应用 1.室内空气流动：空气动力学原理用于改善建筑物室内空气流动，提高室内空 气质量。 2.能源消耗：空气动力学原理用于减少建筑物的能源消耗，提高能源利用效率。总结 本文通过双语方式探讨了空气动力学基础，包括空气动力学的概述、基本原理和应用。空气动力学在航空航天工程、汽车工程和建筑设计等领域都有重要的应用价值。通过深入学习空气动力学的基础知识，我们可以更好地理解和应用空气动力学原理，推动相关领域的发展和进步。

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：101kPa ②密度：定义为单位体积内的质量，具有点属性。 0,lim →=dv dv dm 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 μ τ= μ：黏性系数 ⑥动压：212 q 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 ），c q 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)=C 4、 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。 5、 什么是量纲分析，为什么要进行量纲分析，其理论依据，具体方法 在等式中，等号左边和等号右边各项的的量纲应相同，某些物理变量可以用一些基本量（质量，长度，时间等）来表达，据此有了量纲分析法，量纲分析可以减少方程独立变量个数，其理论依据是白金汉π定理。白金汉π定理：一个含有N 个变量的等式，可以写成N-K 个π积的函数形式，K 表示用K 个基本量纲来化简，每个非独立变量只出现在一个π积中，最终每个π积中K 个量纲的幂指数分别等于0，方程得到化简。通过量纲分析法引出了雷诺数Re 和马赫数M ，这两个参数被称作相似参数。自由来流的马赫数Re=∞∞∞μρ/c V =惯性力/黏性力，马赫数M=∞∞a /V ，马赫数可以度量压缩性。 6、 流动相似 判断流动动力学相似的标准是： ①两流体的表面和所有固体边界是几何相似的 ②相似参数相同，即马赫数和雷诺数。 7、 流动问题的分类，判断标准，各有什么样的特点； (连续介质与自由分子；有粘无粘；可压不可压；根据马赫数的分类) 流动类型：当分子对物体表面的碰撞很频繁以致于物体不能分辨出单个分子碰撞（平均自由程很小），对物体表面而言流体是连续介质，这样的流动成为连续流动。如果流动中没有摩擦、热传导或者扩散，那么这样的流动被称为无黏流动。密度是常数的流动称作不可压缩流动（M<0.3）。 马赫数区域：如果流动中任意一点的马赫数都小于1，那么流动是亚音速的（M<0.8）。既有M<1的区域又有M>1的区域成为跨音速区域（0.8

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。

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。 dF p lim ,dA 0 dA 单位：Pa, kPa, MPa 一个标准大气压：101kPa ② 密度：定义为单位体积内的质量，具有点属性。 lim^’dv 0 dv 单位：kg/tf 空气密度：1.225Kg/tf 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。 ⑥动压：q - 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 ） 点有关系，抬头为正，低头为负。 L N cos Asin ， D N sin Acos 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 .2 AlZ 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: 養卩：黏性系数 v 2 的力系数与二维中有差别口：升力系数 C L —(3D )，q — (2D ) q S q c 力矩与所选的

二维：S=C （1）=C 4、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 00 5、什么是量纲分析，为什么要进行量纲分析，其理论依据，具体方法 在等式中，等号左边和等号右边各项的的量纲应相同， 某些物理变量可以用 一些基本量（质量，长度，时间等）来表达，据此有了量纲分析法，量纲分析可 以减少方程独立变量个数，其理论依据是白金汉n 定理。白金汉n 定理：一个含 有N 个变量的等式，可以写成 N-K 个n 积的函数形式，K 表示用K 个基本量纲 来化简，每个非独立变量只出现在一个n 积中，最终每个n 积中 K 个量纲的幕 指数分别等于0,方程得到化简。通过量纲分析法引出了雷诺数 Re 和马赫数M ， 这两个参数被称作相似参数。自由来流的马赫数 Re= V c/ =惯性力/黏性力， 马赫数M=V /a ，马赫数可以度量压缩性。 6流动相似 判断流动动力学相似的标准是： ① 两流体的表面和所有固体边界是几何相似的 ②相似参数相同，即马赫数和雷 诺数。 7、流动问题的分类，判断标准，各有什么样的特点； （连续介质与自由分子；有粘无粘；可压不可压；根据马赫数的分类 ） 流动类型：当分子对物体表面的碰撞很频繁以致于物体不能分辨出单个分子 碰撞（平均自由程很小），对物体表面而言流体是连续介质，这样的流动成为连 续流动。如果流动中没有摩擦、热传导或者扩散，那么这样的流动被称为无黏流 动。密度是常数的流动称作不可压缩流动（M<0.3 ）o 马赫数区域：如果流动中任意一点的马赫数都小于 1,那么流动是亚音速的 （M<0.8 ） o 既有 M<1的区域又有 M>1的区域成为跨音速区域 C L rs ,C D 层 ,C N M q Sl , C p , C f

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]2 10、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3 11、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。 普通飞机主要在对流层和平流层里活动。 12、散度、旋度、有旋流、无旋流。 13、描述流体运动的方程。低速不可压缩理想流体：连续方程+动量 方程（欧拉方程）；低速不可压缩粘性流体：连续方程+动量方

空气动力学的基础理论与应用

空气动力学的基础理论与应用空气动力学是研究物体在空气中运动时，所受到的气动力及其 作用性能的科学。自人类研制飞行器以来，空气动力学便成为飞 行器设计和研究的重要领域。但实际上，空气动力学研究的范围 远不止飞行器，还适用于汽车、高铁、桥梁等领域。本文将介绍 空气动力学的基础理论和应用。 一、空气动力学的基础理论 1.流体力学 空气动力学的基础理论是流体力学，它主要研究流体的运动方 式和运动规律。在空气动力学中，流体大多指气体。气体的流动 可以分为层流和湍流。层流指气流的运动呈现平滑的状态，流线 整齐，速度分布均匀，剪应力小。而湍流则是气流的运动方式呈 现混沌、无规律的状态，流线混乱，速度分布不均匀，剪应力大。 2.空气动力学基本方程

空气动力学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。质量守恒方程描述的是气体内部质量的守恒。动量守恒方程描述的是气体内部动量的守恒。能量守恒方程描述的是气体内部能量的守恒。这些方程组成了解决气体流动问题的数学基础。 3.气动力学 气动力学研究物体在空气中运动时所受到的气动力。气动力可以由压力力和剪力组成。气体静压力是气体由于分子速度和数密度变化产生的压力。气体剪切力是气体分子之间的相互作用力，作用在物体表面上。 二、空气动力学的应用 1.飞行器 在飞行器设计中，空气动力学是不可或缺的。飞行器的气动外形和气动力性能的研究需要应用空气动力学的基础理论和计算方

法。在工程实践中，需要进行气动计算、模拟和试验研究，以验证新型设计的气动性能，并进行数据分析和优化。 2.汽车 汽车空气动力学研究主要是优化车身外形和改善车辆的空气动力性能。优化车辆外形可以提高燃油效率、降低汽车空气阻力、提高安全性和稳定性。在汽车设计中，也需要进行气动计算、模拟和试验研究，以验证新型设计的气动性能，并进行数据分析和优化。 3.高铁 高铁空气动力学研究主要是优化列车外形和改善列车的空气动力性能。在高速列车行驶过程中，空气阻力对列车运行速度和能源消耗有着重要影响。通过优化列车外形、改进列车接口处和底盘的空气动力特性等方式，可以降低高速列车的空气阻力、提高列车的运行速度和能源利用效率。 4.桥梁

1第一章空气动力学基础知识

第四单元飞机与飞机系统 第一章空气动力学基础知识 大气层和标准大气 地球大气层 地球表面被一层厚厚的大气层包围着。飞机在大气层内运动时要和周围的介质——空气——发生关系，为了弄清楚飞行时介质对飞机的作用，首先必须了解大气层的组成和空气的一些物理性质。 根据大气的某些物理性质，可以把大气层分为五层：即对流层(变温层)、平流层(同温层)、中间层、电离层(热层)和散逸层。 对流层的平均高度在地球中纬度地区约11公里，在赤道约17公里，在两极约8公里。对流层内的空气温度、密度和气压随着高度的增加而下降，并且由于地球对大气的引力作用，在对流层内几乎包含了全部大气质量的四分之三，因此该层的大气密度最大、大气压力也最高。大气中含有大量的水蒸气及其它微粒，所以云、雨、雪、雹及暴风等气象变化也仅仅产生在对流层中。另外，由于地形和地面温度的影响，对流层内不仅有空气的水平流动，还有垂直流动，形成水平方向和垂直方向的突风。对流层内空气的组成成分保持不变。 从对流层顶部到离地面约30公里之间称为平流层。在平流层中，空气只有水平方向的流动，没有雷雨等现象，故得名为平流层。同时该层的空气温度几乎不变，在同一纬度处可以近似看作常数，常年平均值为摄氏零下度，所以又称为同温层。同温层内集中了全部大气质量的四分之一不到一些，所以大气的绝大部分都集中在对流层和平流层这

两层大气内，而且目前大部分的飞机也只在这两层内活动。 中间层从离地面30公里到80至100公里为止。中间层内含有大量的臭氧，大气质量只占全部大气总量的三千分之一。在这一层中，温度先随高度增加而上升，后来又下降。 中间层以上到离地面500公里左右就是电离层。这一层内含有大量的离子(主要是带负电的离子)，它能发射无线电波。在这一层内空气温度从-90℃升高到 1 000℃，所以又称为热层。高度在150公里以上时，由于空气非常稀薄，已听不到声音。 散逸层位于距地面500公里到1 600公里之间，这里的空气质量只占全部大气质量的1011 ，是大气的最外一层，因此也称之为“外层大气”。 大气的物理性质 大气的物理性质主要包括：温度、压强、密度、粘性和可压缩性等。 气体的压强p是指气体作用于容器内壁的单位面积上的正压力。大气的压强是指大气垂直地作用于物体表面单位面积上的力。 随着高度的增加，由于大气越来越稀薄，大气的压强逐渐降低。 气体的温度T表征气体的冷热程度，是与气体分子运动密切相关的。温度的度量单位常用摄氏温标t[℃]和绝对温标T[K]来表示。从微观来看，气体分子作不规则的热运动时，它的运动平均动能越大，则宏观表现为温度越高。气体分子运动的平均动能与绝对温度成正比。在绝对温标零点，理想气体的分子热运动就终止了。 单位体积物体所含有的质量称为密度。在国际单位制中，密度的单位是千克/米3。空气的密度与压力的变化成正比，与温度的变化成反比。随着高度的增加，大气的密度逐渐降低。 当气体层间发生相对运动或气体与物体间发生相对运动时，在气体内部两个流体层接触面上或者在气体与物体的两个接触面上，便产生相互牵扯和相互粘连的内摩擦力，

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。

空气动力学基础知识

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第四单元飞机与飞机系统 第一章空气动力学基础知识 大气层和标准大气 地球大气层 地球表面被一层厚厚的大气层包围着。飞机在大气层内运动时要和周围的介质——空气——发生关系，为了弄清楚飞行时介质对飞机的作用，首先必须了解大气层的组成和空气的一些物理性质。 根据大气的某些物理性质，可以把大气层分为五层：即对流层(变温层)、平流层(同温层)、中间层、电离层(热层)和散逸层。 对流层的平均高度在地球中纬度地区约11公里，在赤道约17公里，在两极约8公里。对流层内的空气温度、密度和气压随着高度的增加而下降，并且由于地球对大气的引力作用，在对流层内几乎包含了全部大气质量的四分之三，因此该层的大气密度最大、大气压力也最高。大气中含有大量的水蒸气及其它微粒，所以云、雨、雪、雹及暴风等气象变化也仅仅产生在对流层中。另外，由于地形和地面温度的影响，对流层内不仅有空气的水平流动，还有垂直流动，形成水平方向和垂直方向的突风。对流层内空气的组成成分保持不变。 从对流层顶部到离地面约30公里之间称为平流层。在平流层中，空气只有水平方向的流动，没有雷雨等现象，故得名为平流层。同时该层的空气温度几乎不变，在同一纬度处可以近似看作常数，常年平均值为摄氏零下度，所以又称为同温层。同温层内集中了全部大气质量的四分之一不到一些，所以大气的绝大部分都集中在对流层和平流层这两层大气内，而且目前大部分的飞机也只在这两层内活动。

中间层从离地面30公里到80至100公里为止。中间层内含有大量的臭氧，大气质量只占全部大气总量的三千分之一。在这一层中，温度先随高度增加而上升，后来又下降。 中间层以上到离地面500公里左右就是电离层。这一层内含有大量的离子(主要是带负电的离子)，它能发射无线电波。在这一层内空气温度从-90℃升高到1 000℃，所以又称为热层。高度在150公里以上时，由于空气非常稀薄，已听不到声音。 散逸层位于距地面500公里到1 600公里之间，这里的空气质量只占全部 大气质量的1011-，是大气的最外一层，因此也称之为“外层大气”。 大气的物理性质 大气的物理性质主要包括：温度、压强、密度、粘性和可压缩性等。 气体的压强p是指气体作用于容器内壁的单位面积上的正压力。大气的压强是指大气垂直地作用于物体表面单位面积上的力。 随着高度的增加，由于大气越来越稀薄，大气的压强逐渐降低。 气体的温度T表征气体的冷热程度，是与气体分子运动密切相关的。温度的度量单位常用摄氏温标t[℃]和绝对温标T[K]来表示。从微观来看，气体分子作不规则的热运动时，它的运动平均动能越大，则宏观表现为温度越高。气体分子运动的平均动能与绝对温度成正比。在绝对温标零点，理想气体的分子热运动就终止了。 单位体积物体所含有的质量称为密度。在国际单位制中，密度的单位是千克/米3。空气的密度与压力的变化成正比，与温度的变化成反比。随着高度的增加，大气的密度逐渐降低。 当气体层间发生相对运动或气体与物体间发生相对运动时，在气体内部两个流体层接触面上或者在气体与物体的两个接触面上，便产生相互牵扯和相互粘连的内摩擦力，流体的这种性质称为粘性。粘性是流体的固有属性之一。 流体粘性力的大小可以用流体的粘性系数μ来表示。不同流体的粘性系 数各不相同，同一流体的粘性系数也与温度有关。液体的粘性系数随温度的升高而降低，而气体的粘性系数则随温度的升高而增大。

航模基础知识空气动力学-图文

航模基础知识空气动力学-图文 一章基础物理 本章介绍一些基本物理观念，在此只能点到为止，如果你在学校已上 过了或没兴趣学，请跳过这一章直接往下看。第一节速度与加速度速度即 物体移动的快慢及方向，我们常用的单位是每秒多少公尺﹝公尺/秒﹞加 速度即速度的改变率，我们常用的单位是﹝公尺/秒/秒﹞，如果加速度是 负数，则代表减速。第二节牛顿三大运动定律第一定律：除非受到外来的 作用力，否则物体的速度(v)会保持不变。没有受力即所有外力合力为零，当飞机在天上保持等速直线飞行时，这时飞机所受的合力为零，与一般人 想象不同的是，当飞机降落保持相同下沉率下降，这时升力与重力的合力 仍是零，升力并未减少，否则飞机会越掉越快。第二定律：某质量为m的 物体的动量(p=mv)变化率是正比于外加力F并且发生在力的方向上。此即 著名的F=ma公式，当物体受一个外力后，即在外力的方向产生一个加速度，飞机起飞滑行时引擎推力大于阻力，于是产生向前的加速度，速度越 来越快阻力也越来越大，迟早引擎推力会等于阻力，于是加速度为零，速 度不再增加，当然飞机此时早已飞在天空了。第三定律：作用力与反作用 力是数值相等且方向相反。你踢门一脚，你的脚也会痛，因为门也对你施 了一个相同大小的力第三节力的平衡作用于飞机的力要刚好平衡，如果不 平衡就是合力不为零，依牛顿第二定律就会产生加速度，为了分析方便我 们把力分为某、Y、Z三个轴力的平衡及绕某、Y、Z三个轴弯矩的平衡。 轴力不平衡则会在合力的方向产生加速度，飞行中的飞机受的力可分为升力、重力、阻力、推力﹝如图1-1﹞，升力由机翼提供，推力由引擎提供，重力由地心引力产生，阻力由空气产生，我们可以把力分解为两个方向的力，称某及y方向﹝当然还有一个z方向，但对飞机不是很重要，除非是 在转弯中﹞，飞机等速直线飞行时某方向阻力与推力大小相同方向相反，

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

风力机空气动力学基础知识

风力机空气动力学基础知识 风能曾是蒸汽机发明之前最重要的动力，数千年前就有了帆船用于交通运输，后来有了风车用来磨面与抽水等。近年来，由于传统能源逐渐枯竭、对环境污染严重，风能作为清洁的新能源得到人们的重视。为方便风力机技术知识的学习，下面介绍一些风力机空气动力学的基础知识。 升力与阻力 风就是流动的空气，一块薄平板放在流动的空气中会受到气流对它的作用力，我们把这个力分解为阻力与升力。图1中F是平板受到的作用力，FD为阻力，FL为升力。阻力与气流方向平行，升力与气流方向垂直。 图1-升力与阻力示意图 我们先分析一下平板与气流方向垂直时的情况，见图2，此时平板受到的阻力最大，升力为零。当平板静止时，阻力虽大但并未对平板做功；当平板在阻力作用下运动，气流才对平板做功；如果平板运动速度方向与气流相同，气流相对平板速度为零，则阻力为零，气流也没有对平板做功。

一般说来受阻力运动的平板当速度是气流速度的20%至50%时能获得较大的功率，阻力型风力机就是利用叶片受的阻力工作的。 图2-阻力的形成 当平板与气流方向平行时，平板受到的作用力为零（阻力与升力都为零）。当平板与气流方向有夹角时（见图3），气流遇到平板的向风面会转向斜下方，从而给平板一个压力，气流绕过平板上方时在平板的下风面会形成低压区，平板两面的压差就产生了侧向作用力F，该力可分解为阻力FD与升力FL。

图3-升力与阻力的形成 平板与气流方向的夹角称为攻角，当攻角较小时，平板受到的阻力FD较小；此时平板受到的作用力主要是升力FL，见图4。

图4-小攻角时升力大阻力小 飞机、风筝能够升到空中就是依靠升力，升力型风力机就是靠叶片受到的升力工作的。 翼型 翼型本是来自航空动力学的名词，是机翼剖面的形状，翼型均为流线型，风力机的叶片都是采用机翼或类似机翼的翼型，图5是翼型的几何参数图

空气动力学基础知识

空气动力学基础知识 飞机的飞行原理第一章空气动力学基础知识一、空气的物理参数 二、空气的物理性质 三、大气分层四、国际标准大气五、气流特性空气是飞机的飞行介质。随着高度 的增加，空气的密度、温度、压力、音速和空气的物理参数和性质也随着变化，影响着飞机飞行中的空气动力性能、发动机的工作状态、飞机的机体 结构连接间隙的变化和飞机的座舱环境的控制等。基于上述原因，在讨论飞机的飞行原理之前，首先要对空气的物理参数和基本性质、大气的分层和国际标准大气、气流特性及气流流动的基本规律、附面层等有所了解，作为了解和掌握飞机飞行原理的基础。一、空气的物理参 数空气的密度、温度和压力是确定空气状态的三个主要参数，飞机空气动力的大小和飞机飞行性能的好坏，都与这三个参数有关。1、空气的密度空气的密度是指单位体积内空气的质量，取决于空气分子 数的多少。即：ρ＝m/V公式中：ρ为空气的密度，单位是“千克/米3”；m为空气的质量，单位是“千克”；V 为空气的体积，单位是“米3”。空气的密度大，说明单位体积内空气的分子数多，我们称为空气稠密；空气的密度小，说 明单位体积内空气的分子数少，我们称为空气稀薄。大气的密度随高度的增加而减小。2、空气的温度空气的温度 是指空气的冷热程度。空气温度的高低表明空气分子作不规则热运动平均速度的大小。空气温度的高低可以用温度表（计）来测量。 空气的温度一般用“t”来表示。我国和世界上大多数国家通常采用的是摄氏温度，单位用摄氏度（℃）表示。西方的一些国家和地区采用的是华氏温度，单位用华氏度（℉）表示。摄氏温度（℃）和华氏温度（℉）可以用下式进行换算：℉＝9/

5℃十32℃＝(℉—32)5/9例如：0℃为32℉；15℃ 为59℉。工程计算中经常采用“绝对温度”的概念，用“T”表示，单位用开氏度（oK）表示。当空气分子停止不规 则的热运动时，即分子的运动速度为零时，我们把这时的温度作为绝对温度的零度。绝对温度（T）与摄氏温度（t）之间 的关系可以用下列公式进行换算：T＝t＋273绝对温度的0 oK等于摄氏温度－273℃3、空气的压力空气的压力（也称气压）是指空气的压强，即单位面积上所 承受空气垂直方向的作用力。压力的单位：1）工程单位：公斤/米2或公斤/厘米2 2）国际单位：帕斯卡(Pa：牛顿/米2)、大气压：1大气压＝10.13x104Pa 3）水银柱高：毫米水银柱高（mmHg）在海平面上（H＝0）：1大气压＝760mmHg＝1 0.13牛顿/厘米24、空气的密度、温度、压力之间的关系1)空气密度与温度的关系 瘪了的兵兵球放在热水里一烫，又会鼓圆起来，这表明一定质量的空气，如果保持压力不变，当温度增高对，会引起空气膨胀，体积变大，使密 度减小；相反，温度降低时，空气体积变小，密度增大。物质的“热胀冷缩”就是这个原理。2）空气压力和温度的关系 一定质量的气体，如保持体积(或密度)不变，温度升高时，压力会增大，比如炎热的夏天，打足了气的自行车车胎容易爆破；又如机务维修外场规定，冷气瓶充满压缩空气后，不能在外场爆晒，以防止爆炸，就是这个道理。3）空气密度与压力的关系 用力压皮球，皮球会瘪下去，这表明一定质量的空气，如果保持温度不变，当压力增大时，会使体积缩小，密度就会增大；相反，当压力减少时，密度也随之减少。4）气体状态方程式气体压力、密度、温度三者间的变化关系，可以用气体状态 方程式(简称气态方程式)表示：P=RρT公式中：R为气体常数，

航空航天工程师的空气动力学知识

航空航天工程师的空气动力学知识航空航天工程师是一种特殊的工程师，他们负责设计、开发和维护 飞行器以及相关设备。在这个领域中，空气动力学知识扮演着至关重 要的角色。本文将介绍航空航天工程师所需的空气动力学知识，包括 基本概念、主要理论和应用。 一、基本概念 空气动力学是研究飞行器在空气中运动和相互作用的科学。航空航 天工程师需要掌握如下基本概念： 1.1 空气动力学参数：空气动力学参数是描述飞行器在空气中运动 的量值，包括空气密度、速度、压力等。这些参数对于确定飞行器性能、设计和控制至关重要。 1.2 迎角和攻角：迎角是指飞行器前进方向与空气流动方向之间的 夹角，攻角则是迎角与飞行器参考线之间的夹角。迎角和攻角的变化 会对飞行器的气动力产生直接影响。 1.3 升力和阻力：升力是指垂直于飞行器参考线的向上的力，阻力 则是与飞行器运动方向相反的力。升力可以使飞行器获得升空的力量，阻力则需要被克服以保证飞行器稳定和高效地运行。 二、主要理论 航空航天工程师需要掌握空气动力学的主要理论以解决实际问题。

2.1 翼型理论：翼型理论研究的是理想翼型在理想气流中的气动力学性质。通过对翼型的形状、迎角和速度等参数的计算，可以预测翼型产生的升力和阻力。 2.2 边界层理论：边界层理论研究的是在实际气流中，靠近物体表面的流动特性。航空航天工程师需要了解边界层的形成、发展以及与气动力的关系，以确保飞行器表面的气动性能。 2.3 过渡流动和分离流动：过渡流动和分离流动是指流体在飞行器表面上从雷诺数较小的层流状态转变为雷诺数较大的湍流状态，并在这个过程中失去粘附力。理解过渡流动和分离流动的现象和机制对于飞行器设计和控制至关重要。 三、应用 空气动力学知识在航空航天工程中有着广泛的应用。 3.1 飞行器设计与改进：掌握空气动力学知识可以帮助航空航天工程师设计更加高效和稳定的飞行器。理解不同翼型、机翼和机身的气动性能有助于优化飞行器的飞行特性。 3.2 飞行控制：航空航天工程师在飞行控制系统的设计和优化中需要考虑空气动力学因素。准确预测和平衡飞行器所受的气动力，对于实现稳定和安全的飞行至关重要。 3.3 高超音速流动研究：随着航空航天技术的发展，高超音速飞行已成为一个重要领域。航空航天工程师需要研究高超音速流动特性，并针对气动加热、湍流和震波等问题做出相应的设计和控制。

空气动力学的基本概念气动力升力和阻力等知识

空气动力学的基本概念气动力升力和阻力等 知识 空气动力学是研究物体在空气中运动时受到的力学影响的科学。它不仅被广泛应用于航空航天领域，也涉及到了其他工程学科如汽车、建筑等。本文将介绍空气动力学的基本概念以及气动力中的升力和阻力等知识。 一、空气动力学的基本概念 空气动力学是力学中的一个重要分支，研究物体在空气中运动时所受到的力学影响。它主要涉及到物体与空气之间的相互作用，通过数学和物理方法来分析物体受力的情况，从而达到控制和优化物体运动状态的目的。 二、气动力中的升力和阻力 升力和阻力是空气动力学中两个重要的概念，它们对物体在空气中的运动起到至关重要的作用。 1. 升力 升力是指垂直于物体运动方向向上的力。对于飞行器来说，升力起到支持和提供升力的作用，使其能够在空中飞行。升力的大小与物体的形状、攻角、速度以及空气密度等因素有关。通常情况下，升力与攻角呈正比，与速度的平方呈正比。 2. 阻力

阻力是指垂直于物体运动方向向后的力。对于飞行器来说，阻力是 其运动过程中必须克服的力，同时也会对飞行速度和效能造成影响。 阻力的大小与物体的形状、速度、表面粗糙度以及空气密度等因素有关。通常情况下，阻力与速度的平方呈正比，与物体的形状和表面特 征有关。 三、空气动力学的应用领域 空气动力学作为一门重要的工程科学，被广泛应用于航空航天领域 以及其他工程学科。 1. 航空航天领域 在航空航天领域，空气动力学可以用来研究和分析飞机、火箭、导 弹等飞行器的性能和运动状态，从而优化设计和改进飞行控制系统。 通过研究空气动力学，可以提高飞行器的安全性、稳定性和效率。 2. 汽车工程 在汽车工程中，空气动力学的研究可以帮助改进汽车的空气动力性能，减小阻力，提高燃油效率和稳定性。比如在车身外形设计上考虑 空气动力学因素，可以降低风阻，提高汽车的行驶速度和燃油经济性。 3. 建筑工程 在建筑工程领域，空气动力学的研究可以应用于高楼大厦、桥梁等 建筑物的风载荷分析和抗风设计。通过了解物体在风中的运动状态和 受力情况，可以优化建筑物的结构设计，从而提高其抗风性能和稳定性。

风力机空气动力学基础知识

风力机空气动力学基础知识 风力机空气动力学基础知识 Wind Turbine Basics [本节为“水平轴风力发电机”与“升力型垂直轴风力机” 与“阻力型垂直轴风力机”栏目共用] 2013年4月（翼型升力动画增加片断） 风能曾是蒸汽机发明之前最重要的动力，数千年前就有了帆船用于交通运输，后来有了风车用来磨面与抽水等。近年来，由于传统能源逐渐枯竭、对环境污染严重，风能作为清洁的新能源得到人们的重视。为方便风力机技术知识的学习，下面介绍一些风力机空气动力学的基础知识。 升力与阻力 风就是流动的空气，一块薄平板放在流动的空气中会受到气流对它的作用力，我们把这个力分解为阻力与升力。图1中F是平板受到的作用力，FD为阻力，FL为升力。阻力与气流方向平行，升力与气流方向垂直。

图1-升力与阻力示意图 我们先分析一下平板与气流方向垂直时的情况，见图2，此时平板受到的阻力最大，升力为零。当平板静止时，阻力虽大但并未对平板做功；当平板在阻力作用下运动，气流才对平板做功；如果平板运动速度方向与气流相同，气流相对平板速度为零，则阻力为零，气流也没有对平板做功。一般说来受阻力运动的平板当速度是气流速度的20%至50%时能获得较大的功率，阻力型风力机就是利用叶片受的阻力工作的。 图2-阻力的形成 当平板与气流方向平行时，平板受到的作用力为零（阻力与升力都为零）。当平板与气流方向有夹角时（见图3），气流遇到平板的向风面会转向斜下方，从而给平板一个压力，气流绕过平板上方时在平板的下风面会形成低压区，平板两面的压差就产生了侧向作用力F，该力可分解为阻力FD与升力FL。

图3-升力与阻力的形成 下面是平板受气流作用产生升力与阻力的动画 平板受来流产生升力与阻力的动画 平板与气流方向的夹角称为攻角，当攻角较小时，平板受到的阻力FD较小；此时平板受到的作用力主要是升力FL，见图4。 图4-小攻角时升力大阻力小