空气动力学的历史
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
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。
空气动力学发展史
空气动力学发展史作者：崔尔杰来源：《发明与创新(综合版)》2006年第10期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。
一、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．Olm2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。
空气动力学基础(刘沛清,2017,12)
当气流迎着翅膀（翼型）吹过时，会因为上下翼面产生 的气流速度差而产生压力差，通常是上翼面的空气流速快、 压力小，下翼面的气流速度慢、压力大，从而将翅膀向上托 起，产生升力。
1738年瑞士科学家伯努利给出理想流体能量方程式，建立了空气压强与速度 之间的定量关系，为正确认识升力提供了理论基础，特别是由该能量定理得 出，翼型上的升力大小不仅与下翼面作用的空气顶托力有关，也与上翼面的 吸力有关，后来的风洞试验证实：这个上翼面吸力约占翼型总升力的60%～ 70%。
(3）李林达尔，O.（18481896）
德国工程师和滑翔飞行家李 林达尔，是一位制造与实践固定 翼滑翔机航空先驱之一。李林达 尔制造了多架单翼或双翼滑翔机， 并在柏林附近试飞2000多次， 积累了丰富资料，虽然其最终未 能实现动力飞行，但他所积累的 大量飞行经验和数据，为日后美 国莱特兄弟实现动力飞行提供了 许多宝贵教益。 1889年,著《鸟类飞行──航空 基础》。
莱特兄弟 奥维尔（1871—1948） 维尔伯（1867—1912）
世人一般认为他们于 1903年12月17日首次完成 完全受控制、附机载外部 动力、机体比空气浮力大、 可持续飞行，并因此将发 明了世界上第一架实用飞 机的成就归功给他们。
1903年12月17日，世界 上第一架有动力、可操纵的 飞机由美国莱特兄弟驾驶试 飞成功。飞行者1号的起飞重 量仅仅360kg，勉强能载一个 人飞离地面，速度比汽车还 慢，只有48km/h，最成功一 次飞行只有59秒，距离260m。 但是就这么一架不起眼的小 飞机翻开了人类航空史上的 重要一页，从此人类实现了 带动力飞行的固定翼飞机， 让人类进入航空文明时代。
（1） 达·芬奇
15世纪70年代，达芬奇画出的一种由飞行员 自己提供动力的飞行器，并称这种飞行器为 “扑翼飞机”。
航空航天生物动力学
航空航天生物动力学航空航天生物动力学是一门涉及空气动力学、动力学、物理学以及生物学等多领域的科学，旨在研究对处于特定环境条件下，如飞行、爆炸等环境和活动的生物体及其细胞和分子的影响。
这一研究一般专注于机械力的作用，如重力的影响，生物学的行为以及它们之间的联系，以及机械力如何影响其形态和特性。
二、历史发展航空航天生物动力学发展自空气动力学和机械力学，而这些领域都有着悠久的历史。
在现代，该领域的发展开始于上世纪50年代，随着航空技术的发展。
在当时，空气动力学家开始研究空气动力如何影响生物体行为。
随后，在20世纪60年代，许多研究者发现，生物体可能受到来自它们的特定环境的机械力的影响。
例如，宇航员对于太空的暴露对他们的形态有着明显的影响。
为了研究这些影响，许多航空航天生物动力学家开始研究这个学科。
三、应用领域航空航天生物动力学的研究主要集中在研究如何减轻人类对太空的暴露对生物体的不良影响的领域。
一些研究领域包括：1.重环境：在太空中，重力会减少到很低的水平，这有助于研究生物体在重力环境中的变化。
2.速强度：空气动力学家研究不同的飞行速度，以及它们对生物体的影响。
3.声：航空航天生物动力学家研究运行环境中声音对生物细胞和分子的影响。
4.压：探究空气压力如何影响生物体的行为。
四、研究方法为了研究航空航天生物动力学，研究者采用多种实验方法。
这些方法包括：1.力学模拟：研究者运用数学模型来模拟飞行动力学和空气力对生物体的影响。
2.验室实验：研究者进行实验室实验，以模拟真实环境中的机械力和其他因素。
3.算机模拟：研究者使用计算机模拟实验，以研究生物体在不同环境中的变化。
4.然环境观测：研究者观察不同天然环境中的机械力对生物体的影响。
五、未来展望今后，航空航天生物动力学仍将是一个有趣而重要的课题。
研究者们将继续研究如何减轻机械力对生物体的不良影响，以及研究如何改善航空航天设备，保护生物体在太空中的健康。
此外，研究者还将继续努力研究机械力如何影响生物体的行为，以及如何改善生物体在特定环境中的表现。
流体力学发展史
流体力学发展史点上方“模拟在线”查看更多“牛B”资讯！流体力学是力学的一个分支，它主要研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。
流体力学中研究得最多的流体是水和空气。
它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。
1738年伯努利出版他的专著时，首先采用了水动力学这个名词并作为书名；1880年前后出现了空气动力学这个名词；1935年以后，人们概括了这两方面的知识，建立了统一的体系，统称为流体力学。
除水和空气以外，流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。
气象、水利的研究，船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行，可燃气体或炸药的爆炸，以及天体物理的若干问题等等，都广泛地用到流体力学知识。
许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导，同时也促进了它不断地发展。
1950年后，电子计算机的发展又给予流体力学以极大的推动。
流体力学的发展简史流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践中逐步发展起来的。
古时中国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰，至今还在发挥着作用；大约与此同时，古罗马人建成了大规模的供水管道系统等等。
对流体力学学科的形成作出第一个贡献的是古希腊的阿基米德，他建立了包括物理浮力定律和浮体稳定性在内的液体平衡理论，奠定了流体静力学的基础。
此后千余年间，流体力学没有重大发展。
直到15世纪，意大利达·芬奇的著作才谈到水波、管流、水力机械、鸟的飞翔原理等问题；17世纪，帕斯卡阐明了静止流体中压力的概念。
但流体力学尤其是流体动力学作为一门严密的科学，却是随着经典力学建立了速度、加速度，力、流场等概念，以及质量、动量、能量三个守恒定律的奠定之后才逐步形成的。
空气动力学的研究现状及应用
空气动力学的研究现状及应用空气动力学是研究物体在气体流场中的运动规律和受力情况的学科，它是现代工程领域中的重要分支之一。
近年来，随着科技的飞速发展，空气动力学在实际应用中的重要性越来越被人们所重视。
本文将从研究现状和应用两个角度出发，探讨空气动力学的发展现状和前景。
一、空气动力学的研究现状空气动力学是一门历史悠久的学科，自古希腊时期开始有人对风进行系统性的实验和研究。
到了近代，空气动力学得到了进一步的发展。
20世纪初，德国的佛列斯特和普拉克等人，开始试图用科学的方法研究飞行器的飞行特性。
此后，空气动力学在军事、民用、航空航天等领域得到了广泛应用。
目前，国内外的空气动力学研究涉及的领域非常广泛。
航空航天、汽车、高速铁路、建筑、海洋工程等领域都涉及了空气动力学的研究，它们的研究内容主要包括流场分析、结构气动力学、风险评估、气动设计优化、试验方法和数值模拟等方面。
其中，空气动力学在航空航天领域中发挥着重要作用。
它在飞机的设计和制造中起着决定性的作用。
在飞机研发过程中，空气动力学被广泛应用于气动设计优化、风洞实验和数值模拟等方面。
同时，在新型飞机的研制中，空气动力学的研究也在不断深入。
二、空气动力学的应用1、航空航天在航空航天领域，空气动力学的应用主要体现在飞机的设计和制造中。
它可以帮助飞机设计师更好地掌握飞机在空气中的受力情况，从而针对性地进行气动优化设计。
此外，空气动力学还能够对飞机的噪音和污染进行研究和控制。
2、汽车工程在汽车领域中，空气动力学的应用主要涉及的是车身外形设计和空气动力学性能分析。
通过对车身外形进行优化设计，可以降低汽车在高速行驶时的阻力，提高汽车的燃油经济性。
同时，通过对车身空气动力学性能的分析研究，可以减少汽车在高速行驶时的颠簸和噪音。
3、建筑工程在建筑领域中，空气动力学的应用主要体现在高层建筑的风压力分析和风振计算等方面。
通过空气动力学的分析，可以有效地减少高层建筑在强风中受到的损害。
空气动力学基本概念
空气动力学的新技术和新方法
计算流体动力学（CFD）：利用计算机 模拟空气流动预测飞行器的性能和设计 优化。
实验空气动力学：通过风洞实验和飞行 测试等手段研究空气动力学的基本原理 和应用。
空气动力学与人工智能的结合：利用人 工智能技术对空气动力学数据进行处理 和分析提高预测精度和优化设计。
空气动力学与其他学科的交叉：例如与 生物学、化学和材料科学等学科的交叉 开拓新的应用领域和研究方向。
交通运输：汽车、 高速列车和船舶 的设计中空气动 力学被用来优化 其空气阻力、升 力和稳定性。
建筑：建筑设计 中的通风（通风） 和 wind（风）抵 抗能力要考虑空 气动力学例如体 育馆和高层建筑 的顶部设计。
能源：风力发电 机的设计和优化 需要用到空气动 力学的知识以提 高能源转换效率。
空气动力学的未 来发展
节能减排技术：利用空气动力学原理开发节能减排技术提高能源利用效率减少温室气体排放。
未来空气动力学的挑战和机遇
挑战：随着科技的发展空气动力学面临新的挑战如高超声速飞行、微型飞行器等
机遇：随着环保意识的提高空气动力学在节能减排、绿色出行等领域有广阔的应用前景 创新：未来空气动力学的发展需要不断创新探索新的理论和技术以应对各种挑战和机遇
跨学科合作：空气动力学的发展需要与多个学科进行交叉合作如物理、化学、生物等
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汇报人：
空气动力学在新能源领域的应用前景
空气动力学在新 能源领域的应用： 利用空气动力学 原理优化新能源 车辆的设计提高 其能效和行驶稳
定性。
未来发展趋势：随 着新能源技术的不 断发展空气动力学 在新能源领域的应 用将更加广泛为新 能源车辆的节能减 排提供更多可能性。
潜在应用领域：空 气动力学在新能源 船舶、新能源航空 等领域也有着广阔 的应用前景为未来 的绿色交通发展提
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Aerodynamics History（空气动力学历史）袁亚 011010836摘要：空气动力学是一门比较年轻的科学，主要研究物体主要是飞行器在空气中的运动特性的一门科学。
本文深入浅出，为读者介绍了空气动力学的历史，让大家对这门重要的科学有一些更深刻的认识。
本文正文是摘要自：Aircraft Design:Synthesis and Analysis，中文名《飞机设计：综合与分析》关键词：空气动力学Aerodynamics引言：关于空气动力学的传说：The dream was the subject of great myths and stories such as that of Icarus and his father Daedalus and their escape from King Minos' prison on Crete. Legend has it that they had difficulty with structural materials rather than aerodynamics梦想的主题是伟大的神话故事：伊卡洛斯和他的父亲代达罗斯逃离克里特岛米诺斯王的监狱那样，据说，他们在结构材料结构上有困难，而不是在空气动力学上。
（译者注：说明那个时候这对父子已经掌握了空气动力学的基本知识）Legends of people attempting flight are numerous, and it appears that people have been experimenting with aerodynamics for thousands of years. Octave Chanute, quoting from an 1880's book, La Navigation Aerienne, describes how Simon the Magician in about 67 A.D. undertook to rise toward heaven like a bird. The people assembled to view so extraordinary a phenomenon and Simon rose into the air through the assistance of the demons in the presence of an enormous crowd.人们试图飞行的传说是众多的，而且看来，几千年历来人们一直在试验与空气动力学的原理。
Octave Chanute，引用来自1880的书，La Navigation Aerienne，介绍了在大约公元67年魔术师西蒙如何向一只鸟一样进行了上升到天堂。
人们聚集在一起观看如此特殊的现象，通过了现场恶魔的帮助西蒙上升到了空气中……正文（一）航空的开始：In medieval times further work in applied aerodynamics and flight were made. Some rather notable people climbed to the top of convenient places with intent to commit aviationNatural selection and survival of the fittest worked very effectively in preventing the evolution of human flight.在中世纪时期人们对应用空气动力有了进一步的研究学甚至都做了一些“飞行”的尝试，一些人相当显赫的爬到一些容易到的高处跳下去尝试飞行了了。
但是自然选择和适者生存的生物进化原理却非常有效地防止人类进化飞行本领空气动力学的近现代化：As people started to look before leaping, several theories of flight were propounded (e.g. Newton) and arguments were made on the impossibility of flight.This was not a research topic taken seriously until the very late 1800's. And it was regarded as an important paradox that birds could so easily accomplish this feat that eluded people's understanding. Octave Chanute, in 1891 wrote, "Science has been awaiting the great physicist, who, like Galileo or Newton, should bring order out of chaos in aerodynamics, and reduce its many anomolies to the rule of harmonious law."当人们开始飞跃之前，一些理论已经被提出了（例如牛顿），但人们认为进行飞行对人类来说是不可能的。
直到19世纪后期，空气动力学才被看做是一个重要的课题。
并且它被看作是一个重要的悖论，因为鸟儿却可以轻易完成这一壮举，这似乎避开了人们的理解。
1891，Octave Chanute写道，“空气动力学界一直在等待伟大的物理学家，就像像伽利略、牛顿那样的人，为空气动力学要拨乱反正，并减少许多看似和谐的定律。
”Papers suggested that perhaps birds and insects used some "vital force" which enabled them to fly and which could not be duplicated by an inanimate object. Technical meetings were held in the 1890's. The ability of birds to glide without noticeable motion of the wings and with little or negative altitude loss was a mystery for some time. The theory of aspiration was developed; birds were in some way able to convert the energy in small scale turbulence into useful work. Later this theory fell out of favor and the birds' ability attributed more to proficient seeking of updrafts. (Recently, however, there has been some discussion about whether birds are in fact able to make some use of energy in small scale air motion.)一些论文指出也许鸟类和昆虫用一些“关键因素”使他们飞翔，这个关键的技术却不能被无生命的物体复制。
在19世纪90年代人们开了一次技术会议。
鸟类滑翔却没有明显的翅膀扑动和飞行高度的损失的能力一段时间以来一直是个秘。
该理论被发展了；鸟类在某种程度上能够转换将小规模的混乱的能量转化为有用的工。
后来这个说法失宠，因为人们又认为鸟类的能力是更熟练的寻找的上升气流，并凭借这个气流进行飞行。
2.近现代航空和空气动力学：The figure here is reproduced from the 1893 book, First International Conference on Aerial Navigation. The paper is called, "The Mechanics of Flight and Aspiration," by A.M. Wellington. The figure shows the flight path of a bird climbing without flapping its wings. Today we know that the bird is circling in rising current of warm air (a thermal) 这张图片是1893年，在第一届国际航空导航展览上，从一个叫A.M. Wellington写的书《飞行力学和愿望》复制过来的。
图中显示鸟儿在没有拍动自己的翅膀情况下的飞行路径。
今天我们知道，鸟儿是借助盘旋上升的热气流，向上飞行的Designs were made before people had the vaguest idea about how aircraft flew. Leonardo Di Vinci designed ornithopters in the late 1400's, modeled on his observations of birds. But apart from his work, most designs were pure fantasy.在人们有了对航空器怎么飞行的模糊认识之前，许多的设计已经被提出来了。
在1400's，莱昂纳多达芬奇在对鸟儿进行观察之后，设计了一个飞行器。
但是除了他的工作，大多数设计都是单纯的奇幻不实际的设计。
The first successes came with gliders. Sir George Cayley wrote a book entitled "On Aerial Navigation" in 1809. He made the first successful glider in 1804 and a full-size version five years later at the age of 36. For many years thereafter, though, aeronautics was not taken seriously, except by a small group of zealots. One of these was William Henson who patented the Aerial Steam Carriage, shown here, in 1842. The aircraft was never built, but was very well publicized (with the idea of raising venture capital). Both the design and the funding scheme were ahead of their time.第一个成功的设计是滑翔机，George Cayley（乔治凯利空气动力学之父）在1809写了一本叫《空中导航》的书。