空气动力学基础（笔记自留）-第零至第一章

第零章 绪论

0.1 空气动力学的研究对象、范围和分类

1. 研究对象： 空气与物体之间有相对作用时，空气的运动规律及作用力（包括空气内部的和空气与物体之间的相互作用）所服从规律
2. 范围：地面高速交通关键技术中的减阻、稳定和降噪问题；涡轮机、轴流式或离心式压气机等叶片机中的气动力问题，鼓风机和高炉中的气流问题，大建筑物中的暖气通风问题，高大建筑物的风压问题，自然界的气象问题。
3. 分类：
   1. 飞行马赫数：低速空气动力学（Ma<0.3）和高速空气动力学，高速空气动力学又可分为亚声速（0.3≤Ma<0.8）、跨声速（0.8≤Ma≤1.2）、超声速（1.2<Ma<5）和高超声速（Ma≥5）。
4. 研究问题：外部流动（空气对物体的绕流）+内部流动（气流在通道中的流动问题）

0.2 历史概述

1. 公元前到19世纪的流体力学发展
2. 20世纪：空气动力学建立完整体系

0.3 空气动力学的研究方法

1. 理论分析方法
2. 试验方法
3. 数值方法

第一章 流体的物理属性及流体静力学

1.1 流体的连续介质模型

1.1.1 连续介质假设

流体充满一个体积时不留任何自由间隙，流体的特性连续变化

1.1.2分子平均自由程

一个气体分子在随机运动过程中两次碰撞之间所走过的距离的平均值。
当分子平均自由程与飞行器的某个特征强度远小于1时，分子间距可以忽略不计，即可以认为空气介质是无间隙的。

1.1.3 流体的宏观特性及流体物理量

流体的微观特性：流体的物理量随时间和空间的变化都是不连续的。
流体的宏观特性：物理量的统计平均值在时间上是确定的，在空间上是连续的。
流体质点：微小体积中的所有流体分子的总体。
连续介质模型：流体是由连续分布的流体质点组成的，流体流动空间中的每一点都被相应的流体质点占据。空间任意点上的流体物理量就是指位于该点的流体质点的物理量。

1.1.4 连续介质假设的适用范围

80Km以上的高空或问题的特征尺寸L变小时，连续介质假设不再成立。
无量纲参数：努森数Kn=λ/L.
Kn远小于1时，可认为连续介质假设成立。
工程上规定Kn<0.01时，可采用连续介质假设。
根据Kn数范围划分的流体状态区域并非严格和绝对的。

1.1.5 流体质点与流体微团

流体质点是大量分子的集合，是可以忽略线性尺度效应的最小单元。
流体微团是由大量流体质点所组成的，具有线性尺度效应的微小的流体团，尺度为微分dx的量级。

1.2 流体的流动性、黏性与理想无黏流体

1.2.1 流体的流动性

流体的易变形性：流体在很小的剪切力作用下将发生连续不断的变形。

1.2.2 流体黏性