湍流对航空航天的发展
流体力学中最普遍的现象是湍流，而湍流机制则是 最基本的问题，曾吸引众多的力学家、物理学家和数学 家从事研究，如: 普朗特，柯莫戈罗夫Kolmogorov）， 兰道（Landau）等。经过多代人的研究，经历了唯象理 论、统计理论、模式理论直至今天的直接数值模拟等阶 段，对这一问题的认识已大为深化。 航天飞行器在大气层内飞行时,常常遇到湍流问 题,湍流已成为现代飞元素之一。而由于现代飞行器越 来越要求精细化设计和临界设计,使得湍流问题愈发凸 显,甚至已经成为设计瓶颈。转捩与湍流对飞行器设计 的影响是多方面的,例如:影响热防护系统的设计,影响 有效载荷的设计，影响飞行器气动布局的设计。
2、空气动力学研究的重大突破往往导致新概念飞行器的诞
生，空气动力学是飞行器研制创新的源泉之一。在过去的五十 年里，航天飞行器的研制还是取得了骄人的成绩，为提高我国 综合国力，提高国防现代化建设做出了巨大的贡献，无论是在 运载火箭、载人航天以及战略战术导弹的研制中，空气动力学 都发挥了重要的作用。但它的作用又往往是无形的或是隐形的， 你在任何一个航天飞行器上看不到空气动力学的“硬产品”。 这个对我们的影响还是比较大的。美国在空气动力学研究与发 展领域一直处于世界领先地位，在探索新概念飞行器、航空新 技术、新研究和试验方法上也具有明显优势。
流体力学
流体力学，是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其 应用的学科。主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态， 以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态 之间的相互作用的力学分支。流体力学是力学的一个重要分 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。在生 活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。 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、本构方程和高等数学、 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。
21141P：王强（３０）冒佳彬
程飞菲 李伟伟 王晶 王强（３１）
流体力学的研究对象及意义
• 今天我给大家讲的题目是流体力学对航空航天技 术发展的作用，我希望能够在比较短的时间以内， 让同学们知道和了解流体力学的作用。 • 在一定的外界条件下，根据组成物质的分子间距 离和相互作用力强弱的不同，将物质划分为固体、 液体和气体，而根据物质的受力和运动特性的不 同，物质又可划分为固体和流体。流体包括液体 和气体。固体既能承受法向力（包括压力和拉 力），又能承受切向力，在弹性范围内作用力使 固体产生有限的变形，作用力消失，变形消失， 固体恢复到原来的形状；流体只能承受压力，不 能承受拉力，在静止流体中只要有切向力的作用， 不管它多么小，在足够大的时间内流体将产生连 续不断的变形。这种变形就是我们所说的流动。 因此，也称能流动的物质为流体。水、空气、酒 精、滑油等是常见的流体。
航空空气动力学的现状与趋势
航空空气动力学未来的技术先进性将随着我们对 整个速度范围内的三维复杂非定常黏性流动的机理的 进一步了解、模拟、控制能力的增加而产生新的飞跃。
先进主动流体控制技术已成为空气动力学发展的前沿
技术，它的发展和应用将给未来飞机设计带来重大变 革，有助于开发出具有创新性概念的飞行器。
航空空气动力学的发展
航空空气动力学是流体力学的一个分支，对航空航天的发展有着 重要的作用。航空空气动力学发展的目的是不断地开发新的飞机设 计概念，成功地实现先进飞机的设计，研究使设计师在经济可承受 性范围内精确预测气动力、力矩和载荷的可靠工具。目前正在大力 发展的计算流体力学将以突破对黏流流场物理现象的模拟能力为重 点，尤其是精确预测流动分离点和转捩过程以及湍流流动。 航空空气动力学发展研究的最终目的是成功地实现先进的飞行 器设计。传统的飞机气动布局设计主要依赖理论研究估算、设计师 的经验以及大量的风洞试验结果，风洞试验是主要设计工具。计算 机技术的迅猛发展推动了航空空气动力学的革命。
CFD方法的发展与挑战
随着CFD技术的迅猛发展及其在军、民飞行器气动力设计中的广 泛应用，预测给定外形绕流的无粘CFD流场技术已非常成熟并成功 应用于先进战斗机的全机模拟中。 CFD算法在1970～1985年期间发展迅速，之后发展相对平缓，特 别是工程应用进展比较缓慢，仅仅是在提高计算解的速度上有了一 定改进。改善CFD算法不仅要求提高计算速度还需要增加计算精度， 从CFD发展历史看，改善计算精度往往是以成倍增加计算时间为代 价的。因此，必须均衡发展，提高计算精度而不增加时间是未来 CFD算法的挑战。 CFD发展的最终目的是不用进行昂贵的地面试验和飞行试验就能 验证新的技术或新的飞机概念，能够成为设计师在经济可承受性范 围内精确预测气动力、力矩和载荷的可靠工具。达到这一能力的主 要障碍是对黏流流场物理现象的模拟能力，尤其是精确预测流动分 离点和转捩过程以及湍流流动。
流体力学对航空航天发展的作用
• 机翼理论和边界层理论的发展
• 湍流对航空航天的发展 • 航空空气动力学
机翼理论和边界层的发展
20世纪初，飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空 事业的发展，期望能够揭示飞行器周围的压力分布、飞行器的受力 状况和阻力等问题，这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的 发展。20世纪初，以儒科夫斯基、恰普雷金、普朗特等为代表的科 学家，开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论， 阐明了机翼怎样会受到举力，从而空气能把很重的飞机托上天空。 机翼理论的正确性，使人们重新认识无粘流体的理论，肯定了它指 导工程设计的重大意义。 机翼理论和边界层理论的建立和发展是流体力学的一次重大进 展，它使无粘流体理论同粘性流体的边界层理论很好地结合起来。 20世纪40年代以后，由于喷气推进和火箭技术的应用，飞行器速度 超过声速，进而实现了航天飞行，使气体高速流动的研究进展迅速， 形成了气体动力学、物理-化学流体动力学等分统的飞行器气动布局设计主要依赖理论研究估算、
设计师的经验以及大量的风洞试验结果，风洞试验是主要 设计工具。计算机技术的迅猛发展推动了航空空气动力学
的革命。目前正在大力发展的计算流体力学将以突破对黏
流流场物理现象的模拟能力为重点，尤其是精确预测流动 分离点和转捩过程以及湍流流动。
航空空气动力学
1、航空空气动力学的概述 2、CFD方法的发展与挑战 3、航空空气动力学的现状与趋势 4、航空空气动力学的发展
航空空气动力学
• 先说这个空气，这空气的话，大家都是很熟悉的了，因为 要没有空气的话，咱们这个地球动物植物还有很多东西都 不可能生存。但这空气动力学作为一门科学来讲，很多人 对它就了解的比较少了，有的大学老师就叫做空气动力学 空洞空洞，空空洞洞不好懂。可是这个空气，它是无所不 在，它和我们生活息息相关，空气动力学的话，作为庞大 的自然科学体系中的一个分支，它的诞生和发展孕育了、 催生了、促进了航空航天飞行器的发展。事实上，这个上 世纪我国航空航天发展大大促进了空气动力学的研究工作。 最简单的办法就是把空气动力学的定义定义清楚。空气动 力学，首先它属于力学的范围，它是流体力学的一个分支， 它研究什么呢？