空氣動力學

空氣動力學（英語：Aerodynamics），是流體力學佮氣體動力學的一个分支，主要研究物體佇空氣中運動的時所產生的各種力。空氣動力學佮氣體動力學定定濫用，但後者研究的氣體不局攏限制空氣。

空氣動力學為流體力學佇咧工程應用力學，特別討論佇馬赫數大於零交三的流場的情形。
空氣動力學因為討論的狀況接近真實流體，考慮著真實是流體的黏滯性、可壓縮性、三維運動等等特點，所以得著的計算方程式較複雜，通常為非線性的偏微分方程式形式。這種方程佇大多數的情況下攏真歹求得解析解的，加早期計算技術閣較落後，所以彼當陣大部份攏是以實驗的方式來求得所需要的數據。
隨著計算機技術的快速發展，使用計算機咧進行大量數值運算來求解空氣動力學方程式成做可能。利用數值法佮計算流體力學方法，會當求出非線性微分方程的數值解，得著所需要的各種數據，對開始省去大量的實驗成本。因為數學模型的不斷完善以及計算機計算能力的不斷提懸，這馬已經會當採用電腦模擬流場的方式來取代部份空氣動力學實驗。

基本概念

連紲性假使講

氣體是由微觀上不斷作熱運動並互相相磕的分子組成的。毋過佇空氣動力學中，氣體予人假定做連紲的。這是因為氣體的各種性質是密度、壓力、溫度佮速度佇咧無限較細的點上有誠好的定義，而且對一點到另外一點是連紲變化的。氣體的離散性佮原子性會使失覺察，所以對宏觀來講，氣體是會當予人看做具有連續性的物質。當然氣體毋是足薄的，連紲性假使無閣成立，現此時採用統計力學研究是一種閣較好的選擇。

守恆定律

空氣動力學問題的求解依賴佇咧氣體內面的守恆：

質量守恆：干焦佇咧氣體的速度懸至必須愛考慮相對論效應的時陣這定律才會失效。
動量守恆：由牛頓第二定律推捒會著。
能量守恆：佇無考慮粘性的時陣，即機械能守恆；佇咧必須考慮粘性的狀況下，即機械能佮熱能的守恆。

分支學科

空氣動力問題會當藉著流體的速度佮音速的大細關係而劃分。當流體速度低於音速時，即為亞音速；當流體速度接近或者是超過音速（通常是特徵速度大約略等於音速），即為跨音速；超音速是當流動速度大於音速時的狀況；極音速是指流體速度較音速閣懸出真濟的狀態。空氣動力學者對極音速的精準定義持無同意意見，但是這个詞通常指彼就是五馬赫（五倍音速）抑是閣較懸的速度。

亞音速空氣動力學

當流體流動速度小於音速時，阮叫亞音速流動。較精傱咧，做馬赫數（即流體的速度佮音速之比）佇咧零辱三時間，氣體的會使壓縮性會使失覺察，可視空氣為不可壓縮流。

二十世紀初期，汽車比拄仔發明無偌久的飛行機速度閣較緊，閣較早超過時速兩百 khí-looh，當時賽車的空氣力學比飛行機進步。

跨音速空氣動力學

當流體速度接近或者是超過音速（即馬赫數約等於是一時），阮講是跨音速流動。跨音速流動的典型特徵是激波和膨脹波。佇其區域內底，流體的各種性質發生劇烈變化，幅度之大，通過激波的流體是無連紲的。

跨音速流動愛比單純的亞音速和超音速攏愛複雜。

超音速空氣動力學

超音速空氣動力學研究當流動速度比音速時的情況。比如計算協佮飛行機咧巡航狀態之下的升力就是一个超音速空氣動力學問題。

超音速流動佮亞音速流動有著顯顯的無仝。佇亞音速時，壓力波動會當對流場後壁傳達到頭前，咧超音速的時陣，壓力波動是無法度傳達到頂游。按呢乎，流體性質的改變便被壓縮佇一个極小的範圍內，就變做所謂的激波。

激波會共大量的機械能轉化做熱能。伴隨著高粘性（參照雷諾數）流體的會壓縮特性，激波的出現，是亞音速佮超音速空氣動力學的基本區別。

其他領域內底的空氣動力學

除航空航天外，空氣動力學佇咧其他的領域嘛有真重要的應用。佇包括汽車在內的所有交通工具的設計中，伊攏是一个足重要的因素。大型建築物牽涉著風載荷，市內空氣動力學研究城市的微氣候環境，環境空氣動力學研究大氣環流和飛行對生態系統的影響。閣有 ia̋n-jín 設計所牽涉著的熱流佮內流嘛是空氣動力學非常重要的一个方面。

參考文獻

外部連結

NASA Beginner's Guide to Aerodynamics
Aerodynamics for Students
空氣動力學課件的動畫

參見