空气动力学基本概念：气动力系数：气动弹性与结构相互作用技术教程.pdfVIP

空气动力学基本概念：气动力系数：气动弹性与结构相互

作用技术教程

1空气动力学基础

1.1流体动力学原理

流体动力学是研究流体（液体和气体）在静止和运动状态下的行为及其与

固体边界相互作用的学科。在空气动力学中，我们主要关注气体的流动，尤其

是空气。流体动力学的基本原理包括：

连续性方程：描述流体质量守恒的方程，即流体在流动过程中，

其质量不会发生变化。

动量方程：基于牛顿第二定律，描述流体在流动过程中受到的力

与加速度之间的关系。

能量方程：描述流体流动时能量守恒的方程，包括动能、位能和

内能的转换。

1.1.1示例：连续性方程

假设一个简单的管道，流体在管道中流动，管道的截面积在不同位置变化。

连续性方程可以表示为：

=

111222

其中，是流体密度，是流体速度，是管道截面积。如果流体是不可压

缩的，则=，方程简化为：

1

=

1122

1.2气动力与气动力矩

气动力是指物体在空气中运动时，空气对物体产生的力。它主要由升力和

阻力组成：

升力：垂直于物体运动方向的力，使物体能够上升或保持在空中。

阻力：与物体运动方向相反的力，减缓物体的运动速度。

气动力矩则是气动力对物体产生的力矩，影响物体的旋转运动。

1.2.1示例：阻力计算

阻力可以通过以下公式计算：

1

2

=

2

其中，是阻力，是空气密度，是物体速度，是阻力系数，是物体的

参考面积。

1

假设一个飞机在空气中以=100/的速度飞行，飞机的参考面积=

50=0.02

，空气密度=1.225/，阻力系数，则阻力可以计算为：

#定义变量

rho=1.225#空气密度，单位：kg/m^3

v=100#飞机速度，单位：m/s

Cd=0.02#阻力系数

A=50#飞机参考面积，单位：m^2

#计算阻力

D=0.5*rho*v**2*Cd*A

print(阻力D=,D,N)

1.3气动力系数的定义与计算

气动力系数是描述物体在流体中受到的力与流体速度、密度和参考面积关

系的无量纲数。气动力系数包括阻力系数、升力系数和侧力系数等。

1.3.1示例：升力系数计算

升力系数可以通过以下公式计算：