运动体在流场中所受到的流体动力对运动体的稳定性和操纵性有着重要影响,如飞艇所受到的气动力和潜艇所受到的水动力等,这将进而影响运动体的数学模型的建立和控制系统的设计。本文以飞艇艇体在不可压缩流中所受到的气动力为主要研究对象,推导了一种飞艇艇体的气动力表达式。这种气动力表达式不仅能够计算艇体在不可压缩无粘流中所受的气动力,而且能够计算艇体在不可压缩有粘流中所受的气动力,进而能够为建立飞艇的数学模型和设计飞艇的控制系统提供帮助。本文主要内容包括:(一)重新推导了不可压缩流场中运动体所受气动力的表达式,这种新的气动力表达式能同时与Lamb的无粘流气动力表达式以及涡动力学理论中的有粘流气动力表达式相兼容,并用具体算例验证了这种兼容性。同时,通过该气动力表达式明确给出了 Lamb在势流理论提到的冲量的具体表达式。(二)介绍了一种能够计算运动体无粘流气动力的方法一—面元法。编写并改进了面元法程序,使得通过面元法程序能够求得不同外形的飞艇艇体在无粘流场中平动或转动时的流场信息,并在此基础上计算艇体所受到的气动力特别是气动力系数;还通过面元法验证了Kirilin提出的椭球体等效方法的合理性,同时研究了艇体绕体坐标系原点旋转时,原点的位置对于艇体所受的无粘流气动力的影响。改进后的面元法不仅为计算艇体的无粘流气动力提供了一个有力工具,而且能够为研究艇体的有粘流气动力提供一定参考。(三)基于计算流体力学(CFD)技术,在准稳态假设下对飞艇艇体在有粘不可压缩流中的非稳态气动力系数进行分析,为有效估算飞艇艇体的非稳态气动力系数提供了一种新思路。