Anderson《空气动力学基础》5th读书笔记第3记—

一、连续介质与自由分子流动

分子之间相互碰撞的平均距离定义为平均自由程 $\gamma$ 。如果平均自由程的数量级远小于飞行器的尺寸时，此时，分子对物体的碰撞如此频繁以至于物体无法分辨出单个的分子碰撞，这时，对物体表面而言流体是连续介质，这样的流动称为连续流动。而如果空气很稀薄时（高空），平均自由程的数量级与飞行器尺寸相差不多时，则物体能分辨出单个分子的碰撞，此时，我们把流动成为自由分子流动。当然，对于我们航空人来说，大多的问题都是连续流动，毕竟不是每一架飞机都能飞到九重云霄外的。

二、无黏流动和黏性流动

空气再流动时，伴随着摩擦、热传导或者扩散等，我们把这样的流动成为黏性流动，反之，没上述现象的则归为无黏流动。很不幸的是，大自然中所有的流动都是黏性流动，也就是雷诺数趋向于无穷大，这样，问题就复杂了，分子之间相互影响，计算量那是几何倍数增长啊，但我们懂得抓住主要矛盾呀。我们发现，只需将靠近翼型的薄薄的一层空气看作是黏性流动，而把这之外的看作是无黏流动就行，当然，这是有道理的：

（从图中我们可以看到，靠近翼型的气流速变小了，但在一定边界外，气流速率和来流速率相差无几，可以计算证明，边界层很薄，计算升力时我们可以自动无视它的存在）

根据此简化，我们可以很方便而且直观的计算出压力分布情况和升力大小。但带来的弊端是，我们无法通过此简化模型来计算阻力大小，因为飞行阻力很大部分来源于剪切力。

三、不可压缩流动和可压缩流动

我们把密度 $\rho$ 不变的流动称为不可压缩流动，把密度会变化的称为可压缩流动。同样不幸的是，世上没有严格不可压缩流动，但我们还是可以把速度低于0.3马赫数的流动近似看作不可压缩流动。

四、马赫数

如果流动中任意一点的马赫数都小于1，那么流动就是亚音速的，根据我们的经验，通常飞行马赫数小于0.8时，我们认为是亚音速的。而如果流动中如意一点的马赫数都大于1时，那么我们把此时的流动称为超音速的，根据经验，飞行马赫数大于1.2时，我们人为是超音速的。而介于这两者之间的飞行，我们定义为跨音速。有小伙伴可能会疑惑，为什么飞行数为1.2时还是跨音速流动。我们直到，当局部马赫数大于1时会出现激波，而气流通过激波会因为受到巨大的阻力而急剧减速，如果速度不够大的话就会降为亚音速，这也就是为什么跨音速的范围为0.8到1.2。高超音速则是定义为飞行马赫数大于5的飞行，此时，热力学占了上风，研究的问题也因此发生了变化。