流體力學（Fluid mechanics）是力學的一門分支，是研究流體（包含氣體、液體及等離子體）現像以及相關力學行為的科學。
流體力學按照研究對象的運動方式分為流體靜力學和流體動力學。流體力學按照應用範圍，分為空氣力學和水力學等。
流體力學必須滿足以下條件：質量守恒、能量守恒、動量守恒以及連續體假設（對於空氣動力學非常重要）。
一，浮力
流體力學的研究至少可以追溯到古希臘時代，當時阿基米德研究流體靜力學和浮力，在其著作【論浮體】中，提出了阿基米德定律，此書被視為第一本以流體力學為主的著作。
01，阿基米德浮力原理
古希臘的敘拉古城邦國王赫弄王，希倫二世讓工匠製作了一頂純金的王冠，為了驗證是否純金，讓阿基米德檢驗。
阿基米德在洗澡時看到澡盆水溢出受到啟發，他將王冠與同等重量的純金放進兩個水盆之中，發現王冠盆中溢出的水比另一盆多，這證明王冠的體積比相同重量的純金的體積大，即密度不相同，從而揭露出王冠中參雜了其他物質（銀子）。
之後阿基米德發表了著名的【論浮體】，按照各種固體和比重的變化來確定其浮於水中的位置，並且詳細闡述和總結了後來聞名於世的阿基米德浮力原理。
阿基米德發現的浮力原理，奠定了流體靜力學的基礎，使人們對物體的沉浮有了科學的認識。
阿基米德定律公式：F浮力=G排開流體（物體在液體中所獲得浮力=物體所排出液體的重量）。
02，浮力產生的原因
地球上浮力來源於重力，沒有重力就沒有浮力，浮力是重力的另一種表現形式。浸在流體內的物體受到流體垂直向上托起的作用力叫作浮力。
浮力產生的原因：液體受到重力的作用，不同深度有不同的壓力，由於浸在液體中的物體上下底麵的壓力差而產生浮力。
產生浮力的主要因素：1，物體沒入液體中的體積；2，液體的密度。3，重力=浮力時，物體浮在液體上，例如船和水都受到向下的力，但是因為密度和結構，水把船擠到上麵去了。
03，浮力的應用
1．木頭漂浮於水麵是因為木材的密度小於水的密度。
2．鋼鐵製造的輪船，由於船體做成空心的，使它排開水的體積增大，受到的浮力增大，這時船受到的浮力等於自身的重力，所以能浮在水麵上。輪船浮力的大小通常用排水量來表示（滿載時排開水的質量），也就是排水量=船自身的質量+滿載時貨物的質量。
3．浸沒在水中的潛水艇排開水的體積，無論下潛多深，始終不變，所以潛水艇所受的浮力始終不變，潛水艇的上浮和下沉是靠壓縮空氣調節水艙裏水的多少來控製自身的重力而實現的。
4．熱氣球是氣球裏的空氣被燃燒器加熱，使氣囊裏的空氣體積膨脹，比氣球外的空氣密度低，以產生浮力升空飛行。
5，死海的每百千克海水中含鹽二十千克以上．死海海水的密度比人體的密度大，人的身體所受到的浮力就大於或等於人受到的重力．因此人可以輕鬆的浮在海麵上。
6，煮餃子，餃子剛放入水中時，由於餃子所受到的浮力小於重力，會沉入水中，當餃子快煮熟時，餃子內的空氣膨脹，體積增大，浮力也隨之增大，餃子就浮出水麵。
二，升力
牛頓的萬有引力告訴我們，地球上的任何東西都受到重力作用會落到地麵上。船可以通過擴大排水體積來達到克服重力浮在水麵，但是物體如何獲得浮力升到空中？
要想在空氣中飛行，就隻剩下利用空氣這一途徑了，幸運的是地球的大氣足夠稠密，可以擔負起這一任務。
最簡單的方式就是讓飛行器比空氣輕，靠空氣的浮力來托起它，熱氣球和氦氣飛艇就是這一類飛行器。它們可以靜止地懸浮在空氣中，但是那算不上飛。
三國時期，諸葛亮被司馬懿困於四川平陽，諸葛亮測準風向，用紙燈籠係上求救信放上天空，得以報信獲救，這是孔明燈的來曆，也是人類最早利用熱空氣產生浮力使重於空氣的物體升空的實例。
直到1903年12月17日，美國的萊特兄弟首次試飛了完全受控、依靠自身動力、機身比空氣重、持續滯空不落地的飛機，也就是世界上第一架真正意義上的飛機，從此人類宣告戰勝了上帝的意誌，可以像鳥一樣在藍天上自由飛翔了。
01，飛機靠什麽飛上天？
鳥類和昆蟲靠扇動翅膀把空氣排向下方來獲得升力，飛行時翅膀上表麵承受的空氣壓強比下表麵承受的低。
風箏產生升力的原理本質上和飛機很相似，風箏本身有重量，會往地麵降落，它之所以可以在空中漂浮飛翔，是受空氣的力量支撐向上，這種力量稱為揚力。繩子的拉力使其與空氣產生相對運動，從而獲得向上的升力。
直升機靠旋翼把空氣排向下方來獲得升力，升力作用在旋翼的葉片上，這些葉片就類似於固定翼飛機的機翼。
飛機靠前進的速度使機翼與空氣產生相互作用來獲得升力。
02，什麽是升力？
升力（lift），當流體流經一個物體的表麵時會對其產生一個表麵力，而這個力垂直於流體流向的分力即為升力，與之相對的則是平行於流體流向的阻力。
如果流體是空氣時，它產生的升力叫做空氣動力，航空器要想升空，必須能產生克服自身重力的升力。
升力取決於空氣的密度、速度的平方、空氣的黏性，以及空氣的可壓縮性等互相關聯的因素。
升力取決於機翼的大小，大致與機翼麵積成比例。對於特定攻角的機翼，特定流量條件下產生的升力係數（公式如下）：
空氣動力學是航空理論的最重要部分之一，升力是空氣動力學的核心部分之一，因為涉及的內容太多，並且至今沒有一個能完整解釋升力物理現像的理論，所以隻能在後麵的篇幅中逐步解釋。
03，飛機如何獲得升力？
前一篇文章解釋了飛機的機翼，如果理解了飛機機翼的各種翼剖麵，就能理解升力與機翼的關係了。
飛機的升力主要來源於機翼上下表麵氣流的速度差導致的氣壓差，但機翼上下表麵速度差的成因解釋較為複雜。一般的解釋是：升力的原理就是因為繞翼環量（附著渦）的存在導致機翼上下表麵流速不同，所以壓力也不同，從而產生方向垂直於相對氣流的力，這個力就叫做升力。
學了太多有關升力的理論，解釋各不相同，我個人理解：機翼升力的產生主要靠上表麵吸力的作用，而不是靠下表麵正壓力的作用，一般機翼上表麵形成的吸力占總升力的60-80%左右，下表麵的正壓形成的升力隻占總升力的20-40%左右。所以不能認為：飛機被托在空中，主要是空氣從機翼下麵衝擊機翼的結果。
飛機升力的產生與翼型密不可分，但實際升力的產生非常複雜，它與飛機整體的氣動外形、飛機姿態和飛機附近氣流相關。
例如殲20的設計就是一個成功的例外。
2019年9月29日，在河北滄州機場零距離參觀殲20，那位北航畢業的博士生機械師向我解釋：殲20采用了渦流控製技術的升力體機身、鴨翼、邊條、機翼、後機身邊條、外傾雙腹鰭和外傾全動雙垂尾的一體化非常規氣動布局。
我看後感覺：殲20的鴨翼布局，距離機翼較遠，中間以邊條過渡，既能利用不同氣動麵產生的多渦係幹擾提高飛機升阻特性，還有效加大鴨翼和飛機重心間距，提高了操縱效率。
可以說殲20是一款機身和機翼同時產生升力的飛機，特殊的氣動布局設計，使我看到了我國的航空事業開始突飛猛進，趕超世界一流水平。當時看著殲20龐大的機身和矢量尾噴，連董鑫都落下了激動的淚水。
三，莊氏空氣動力哲學
2336年前的夏日，子休剛滿36歲，他坐在宋國菏澤東明縣莊寨村西頭，那棵老槐樹下，看著河裏的魚，又盯著在天空盤旋的老鷹，心想這鷹為何能在天上飛而不掉下來，於是他的心也跟著飛上了藍天。
接著那篇膾炙人口的文章【北冥有魚】的腹稿油然而生。也就有了後來的美文【莊子.逍遙遊】
01，北冥有魚的空氣動力哲學思考
【北冥有魚】講的是大鵬、蜩和學鳩的哲理故事，但是也蘊含了空氣動力學的哲學思考。
莊子說：北冥有魚，其名為鯤。鯤之大，不知其幾千裏也。化而為鳥，其名為鵬。莊子覺得鷹還太小，要造一個巨大的飛行物，才能飛的更加高和遠，他把那架飛行器稱為鵬，大概這就是鵬的來曆。
文中寫道：鵬之涉於南冥也，水擊三千裏，摶扶搖而上者九萬裏，去以六月息者也。關鍵字是摶，就是憑借的意思，鵬之所以能飛上九萬裏，飛行六個月，就是憑借風——空氣與翅膀相互作用的升力，以及上升氣流的作用力，從而得以飛行。莊子非常明確的提出利用空氣是人類飛上天的唯一途徑。
莊子說：切夫水之積也不厚，則其負大舟也無力。這裏講的是浮力原理的前提：F浮力=G排開流體 ，隻有大江大海才能容得下大船的排水量。
莊子接著說：風之積也不厚，則其負大翼也無力。意思是水是如此，那麽風也是這樣，這風（氣流）如果不夠強勁，可能風箏都飛不起來，尤其如此大的大鵬，怎麽飛得起來？
莊子又曰：故九萬裏，則風斯在下矣，而後乃今培風。大鵬需要九萬裏的翼下之風才能飛行。關鍵字是這個培，意思也是憑借的憑。要順勢而為，要依靠風的能量，大鵬憑借著風才能飛上藍天，展翅翱翔。則風斯在下矣，就是明確的告訴人們，要想飛行，必須依靠風，也就是翅膀與空氣的相互作用。
這就是中國最早的空氣動力哲學思考。哲學是思想的鑰匙，掌握了這把鑰匙，才能發展出科學。
02，莊子哲思的啟發
莊子和老子都是道家的代表人物，莊子的思想是承繼於老子的，例如道法自然與無為等。
但老莊之間還是有區別的。莊子拋棄了老子思想中講權術的一麵。章太炎說：其術似與老子相同，其心乃於老子絕異......不欲以老子之權術自汙也。
如果不是曆代的獨尊儒術，莊子的哲思能容於官衙市井，自然科學也許會在中國得到極大的發展。
03，吾不試故藝
子雲，吾不試，故藝。
因為目前上的都是英文網課，個人理解有限，所以寫的文章都是在複習中順手牽羊，隨手摘來，若有胡說乎？八道乎？願受鞭笞乎、賜教乎，然則諾矣。
Hope to ask questions and doubts......
【綜 上】
莊子說：鵬之涉於南冥也，水擊三千裏，摶扶搖而上者九萬裏，去以六月息者也。關鍵字是摶，就是憑借的意思，鵬之所以能飛上九萬裏，飛行六個月，就是憑借風——空氣與翅膀相互作用的升力，以及上升氣流的作用力，從而得以飛行。莊子非常明確的提出利用空氣是人類飛上天的唯一途徑。
（謝謝閱讀）
