不定期船運輸

[拼音]：huanjing kongqi donglixue

[英文]：environmental aerodynamics

環境物理學的一個分支。自然界中的空氣，由於受到地球旋轉作用、地心引力作用和太陽輻射作用等，進行著十分複雜的運動。環境空氣動力學就是運用流體力學的基本理論和研究方法，研究自然界中大尺寸氣體運動的規律，以及運動著的氣體相互之間以及與周圍物體之間的受力、受壓、受熱、相變和擴散機理、變形特性的一門新學科。

環境空氣動力學這一概念是英國的理論力學教授R.S.斯科勒在1957年提出來的。隨著工業、航空和航天技術以及計算技術的迅速發展，一方面對環境空氣動力學提出了許多新的研究課題；另一方面為環境空氣動力學的研究提供了有力的觀測手段。1977年斯科勒出版了專著《環境空氣動力學》，標誌著環境空氣動力學的研究有了新的進展。

研究自然界的流體運動，須要求解流場中各點的溫度、壓力、密度、速度、加速度等物理引數，尋找出它們之間的相互關係。對於無旋、無粘性的理想流體來說，可根據質量守恆定律推匯出連續方程；根據牛頓第二運動定律推匯出動量方程。一維的、無旋、無粘性的理想流體的動量方程，就是伯努利方程：

，式中Po和P分別為流場中某一點的流體總壓和靜壓；v為流體速度;ρ為流體密度。這個公式的物理意義是流場中任何一點的總壓等於該點的靜壓和動壓之和。用這個公式可以解釋環境空氣動力學中發生的許多物理現象。但是自然界的流體是有粘性的、有旋度的，處理這種流體運動時，要用納維-斯托克斯方程，它的向量表示式為:

式中

V

為流體運動的速度向量，

F

為流場中力向量，ν是流體運動粘性係數。對於一維的簡單的粘流問題，如粘流在圓管中的流動，可以用納－斯方程求解。對於二維、三維的粘流問題的處理方法是把問題分為兩部分，即把靠近物體邊界的那一薄層的流體當作粘流，通常稱為附面層；附面層以外的流體當作無粘的理想流來處理，然後再作粘流修正。

在自然界中，當流體流過圓柱或圓球時，如果雷諾數不太大，會在圓柱表面產生分離並在尾部產生一個渦系，稱為卡門渦街（見氣流噪聲）。圖1是在水洞中圓柱體尾跡形成的卡門渦街，是用漂浮在水洞表面的微小氣泡（由洗滌劑與空氣攪拌產生的）顯示出來的。強風吹過高煙囪、高層建築物時也會產生卡門渦街。如果渦街排列不對稱，就會產生不穩定衝擊，引起建築物的渦振動。在環境空氣動力學中經常使用渦量這個概念。渦量是個向量，它的大小為微團旋轉角速度的二倍，方向是用右手定則法拇指所指的方向為渦量的方向。渦量的概念在研究漂浮運動和雲街產生的機理時很有用。圖 2是空中拍攝的英國牛津郡上空出現的雲街照片。圖 3是雲街出現的機理示意圖。由於摩擦阻力和地面地形的不同，氣流中出現不同旋轉方向的渦量，而上層的空氣在風的剪下作用下，出現波浪形的流動，結果在凝結線上方出現了雲街。