空气动力学理论发展简史

空气动力学的英文是aerodynamics，和很多科学词汇一样，来源于希腊文。空气动力学的研究内容是空气的流动规律，特别是由于车辆、建筑等固体物干扰下的流动规律，属于流体力学的一个分支学科。

人类对于空气动力学的应用在很久以前就出现了，帆船、弓箭等都是应用的杰出典范。但是受限于当时的科学水平，没有对相关科学原理进行深入研究。

古希腊的哲学家亚里士多德和阿基米德提出过连续介质假说和空气阻力等相关概念。文艺复兴时期，达芬奇也提出过很多空气动力学设计概念。

真正系统化的空气动力学理论研究始于18世纪的欧洲。随着数学的进步，以及科学规律的逐步完善，很多问题可以有合适的方法和工具进行处理。

1726年，牛顿提出来空气阻力定量计算的相关理论。1738年，伯努利公式化的描述了低速流体的速度、压力与密度三者的关系，被后人称为伯努利原理，并作为解释和计算升力的一种简易手段。1757年，欧拉提出了描述无粘性的流体流动的方程，被后人称为欧拉方程。19世纪早期，纳维和斯托克斯各自独立的提出了考虑粘度的流动方程，被后人统一称为纳维-斯托克斯方程。目前纳维-斯托克斯方程是空气动力学领域最重要的方程。伴随同时代其他科学家在热力学、化学等领域的贡献，空气动力学的数学理论基础日趋完善，很多理论与公式沿用至今。

纳维-斯托克斯方程

19世纪中期开始，空气动力学的研究重点转为工程应用问题，并涉足超声速领域。马赫在针对超声速流动做了很多先驱性工作，为了纪念马赫的工作，将流动速度和声速的比值命名为马赫数。兰金和雨贡纽各自独立的研究激波前后的气体状态的参数关系，被后人称为兰金-雨贡纽方程。针对流动的详细研究与计算，普朗特在1904年提出边界层理论，指出在固体表面附近和远离固体表面的流动是完全不同的，在远离固体表面的区域可以采用欧拉方程简化流场计算。

进入21世纪，在理论研究方面，空气动力学的进展不多，研究的难度逐渐加大。针对高超声速及气动加热相关的气体化学反应与流场相互耦合的影响目前是研究重点之一。