学科分支

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空气动力学是流体力学的一个分支。气体流动在不同的速度范围呈现不同的特点。飞行器的飞行马赫数大于0.3时，就必须考虑空气压缩性。当飞行速度接近音速时，在飞行器的绕流中会出现局部的超音速区，在其后形成激波，使迎面阻力剧增。当飞行速度超过音速几倍时，由于高速气流的温度升高，气体内部发生种种物理化学变化，这时必须同时考虑气体的热力现象和动力现象，研究这些现象的学科就是空气动力学的一个分支气动热力学。根据不同的马赫数(M)，可将空气动力学分成亚音速空气动力学(M约小于0.8)、跨音速空气动力学(M在0.8～1.2之间)、超音速空气动力学(M在1.2～5.0之间)和高超音速空气动力学 (M大于 5.0)。当雷诺数(Re)足够大时，仅在速度梯度和温度梯度较大的区域如边界层和尾迹内，气体的粘性对流动才有明显的影响。根据粘性是否可以忽略，空气动力学可分为无粘性(理想)空气动力学和粘性空气动力学。粘性空气动力学中最重要的是边界层理论。根据不同的克努曾数Kn（气体分子平均自由路程与流动的特征长度之比，Kn≈M/Re），气体流动又可分成连续流（Kn约小于0.01）、滑流(Kn在0.01～0.1之间)、过渡流(Kn在0.1～10之间)和自由分子流(Kn约大于10)。讨论后三种流动的空气动力学叫做稀薄空气动力学。对于自由分子流，描述连续介质运动的方程如纳维尔-斯托克斯方程已不再适用，可采用玻耳兹曼方程。按照流场是否具有外边界，空气动力学可分为研究飞行器外部绕流的外流空气动力学和研究发动机、风洞等管道内流动的内流空气动力学。按照流场是否与时间有关，可分为定常空气动力学和非定常空气动力学。按研究方法不同，又可分为理论空气动力学和实验空气动力学。随着计算机的发展，计算空气动力学已成为动力学一个独立的分支学科。空气动力学还同其他学科相互渗透，形成许多学科交叉的边缘学科，如气动弹性力学、磁流体力学等。