氣體動力學是流體力學的一個分支學科，它在連續介質假設的基礎上，研究與熱力學現象相關的氣體運動規律及其與相對運動物體間的相互作用。當氣體在低速流動時，屬于不可壓縮流動，此時熱力狀態的變化可以不予考慮；然而在高速流動狀態下（如馬赫大于約0.3），氣體的壓縮效應不容忽視，熱力狀態也會顯著改變。在這種情況下，氣體運動不僅要遵循流體力學的定律，還要遵守熱力學的定律。流體力學和熱力學的緊密結合構成了氣體動力學的基礎。
理論與應用
高溫氣體動力學
高溫氣體動力學專注于研究高溫氣體的流動規律以及伴隨著的各種物理化學變化、能量傳遞和轉化規律。在噴氣發動機的燃燒室、再入大氣層航天器表面的激波層和高超聲速尾跡中，氣體溫度極高，導致氣體比熱不再是常數，完全氣體的狀態方程也不再適用。此外，氣體分子內部的各種能級激發處于不平衡狀態，出現非平衡流動。在極高溫度下，氣流中還會伴隨著離解和電離過程以及物面燒蝕現象。因此，高溫氣體動力學的研究需要將氣體動力學與熱力學、統計物理、分子物理、化學動力學和電磁學相結合，并使用物理、化學和氣體動力學等實驗技術，包括光譜、激光、電子、力學等測量方法，以及激波管、電弧加熱器等試驗設備。高溫氣體動力學的研究對航空航天工業、激光器、等離子體技術等領域的發展具有重要價值。
稀薄氣體動力學
稀薄氣體動力學研究的是克努曾數（Kn）并不遠小于1的稀薄氣體的運動規律。對于在高空大氣層飛行的航天器，Kn不是一個很小的數量，氣體分子的離散結構對其產生了影響，傳統的連續介質模型已經不再適用。在地面研究直徑小于5微米的氣溶膠粒子運動時，也需要考慮稀薄氣體效應的影響。為了研究稀薄氣體動力學，需要運用路德維希·玻爾茲曼氣體分子運動方程和氣體分子與固體表面相互作用的理論，以及低密度風洞、激波風洞、分子束裝置等實驗設備。稀薄氣體動力學的研究對人造衛星、航天飛機及某些非航天技術的發展起到了關鍵的作用。
宇宙氣體動力學
宇宙氣體動力學利用氣體動力學的方法來研究宇宙中物質的形態和運動規律。宇宙中的物質形態主要包括等離子體和稀薄氣體，行星內部則含有液態核心，這些物質都可以用流體或磁流體的形式來描述。因此，通過應用流體力學和磁流體力學的理論和方法，能夠描述許多宏觀尺度的天體過程。宇宙氣體動力學的研究范圍已經從行星環境拓展到了太陽內部，從氣體星云延伸到星系，甚至涉及到局部宇宙的演化規律，并取得了豐碩的成果，包括太陽風、地球磁層、氣體星云的收縮和碎裂、無碰撞激波、恒星大氣的異常加熱、宇宙中磁場的起源和演變、宇宙中的湍流特性和星系旋渦結構的密度波理論等。大量的天體物理學問題都采用了氣體動力學的概念和方法來進行研究，同時具體探討的物理化學過程也反過來豐富了氣體動力學的領域。
參考資料 >
氣體動力學.豆瓣讀書.2024-09-13
氣體動力學.缺書網.2024-09-13
氣體動力學.讀書網.2024-09-13