存不存在一个刚好的气流速度，与人的皮肤摩擦生热刚好会感到温暖舒适？ 第1页

直接先上结论，大约在640公里每小时。

事实上，高速空气生热并不是主要来自摩擦，而是压缩^[1]。

我们知道，当不光滑的物体在黏性流体中移动时，物体和流体都会被加热^[2]。高中物理会学到，物体与空气或其他气体作高速相对运动时，克服空气阻力做功，摩擦力转为热力，或者说机械能转化为内能，即摩擦生热，整个过程产生的热量Q=fd。但这个公式只能解卷子上的习题，基本上无法来解决题主的问题。

到了大学学了三大力学，我们知道，上面这个过程，被称空气动力加热（简称气动加热）。在物体表面的边界层上，高速气流损失的动能转化为热能，使得气流的温度上升，并对物体加热。在超音速飞行中，飞行器周围的空气因受剧烈压缩而出现高温，是气动加热的主要热源。飞机在设计的时候就要考虑“热障”的问题^[3]。

这个计算是比较复杂的^[4]，我们用异常简化的模型来试试看。

首先假设边界层气体完全损失动能，环境温度20摄氏度（294K），空气密度（在低马赫数下）1.3kg/m³，忽略皮肤表面汗液蒸发及松弛下坠形变等而是一个平面，舒适温度为37摄氏度（310K）（这里因为高速气流会迅速带走皮肤热量，所以辐射散热已经不是主要散热方式，对流和蒸发会迅速降低体温，所以舒适温度不再是通常说的20度左右），将空气压缩简化视为双原子气体的绝热压缩（双原子气体的绝热指数取1.41），简单粗暴的套用可逆绝热过程方程（事实上要比这个复杂得多^[5]），则有：

其中T1和T2表示系统的始态和终态的温度（单位为K）.

再次简单粗暴的套用滞止压力表达式：

上面两个式子一合体，就有了：

按上面的假设，我们T1取294，T2取310，代入上式，

v=175米/秒

其实不用这么麻烦，我们直接套用气动加热的温升公式算一下：

其中Cp就是空气的定压比热容，取1kJ/ (kg*K)。将T1取294，T2取310，代入上式，得

v=178米/秒

换算一下，大概就是640公里每小时。（当然，如果环境温度更低，那这个速度将更高）。

从公式中也能看出，随着速度的提高，温度会以二次方的幅度升高^[6]，参考下图所示：

实际上，真实世界要复杂的多，比如说，在高速运动中，氮气和氧气的振动激发会导致比热容变成是温度的函数^[7]，而不再是一个常数（因为流体的一些动能转换为了振动能）^[8]。

这个风速有多大？

640公里每小时是什么概念？肯定比跑车要快了^[9]，也比飞机的起飞速度^[10]要快的多。

90斤的人在70公里每小时的风中就会被吹跑^[11]，所以记得要把自己绑在树上先。

我们知道，地球上最大风速出现在南极洲的维多利亚地区，最大的风速达100米/秒，也就是360千米/小时。所以想在野外站着不动就把风给摩擦了是不现实了。

地球上最快的动物应该算是游隼了，它能以每小时322千米的速度俯冲，如果把它穿上羽绒服扔到南极，。。速度叠加一下，嗯，。。。

算了，太麻烦，这个速度差不多就是比飞机巡航速度低一点。但考虑到飞机是在万米高空上飞行，那里的空气温度要低得多，所以要找架贴地飞行飞机，站上面，差不多就会觉得温度舒适了。记得涂点润肤霜，因为大风会夺走皮肤上的天然油脂，暴露的皮肤会变得干燥、发红和疼痛，看上去很像晒伤^[12]，几天后它还会剥落。（哦，对了，还没有考虑皮肤成分被烧蚀热解而吸热，空气热玛吉？）

如果想了解关于飞机是否会升温，可以在点赞后看一下我的这个回答：

他们都说多放一点小姐姐的图片可以增加点击率和点赞数，不知道我上面这个小姐姐的照片能不能行。

参考

1. ^ 高速运动时，压缩是温升的主要因素，摩擦是次要的；低速时这两者都无法显著升温。
2. ^ 压缩变形对应正压力做功，称为压缩生热；剪切变形对应粘性力做功，称为摩擦生热。
3. ^ 热流密度可以用Lees简化公式计算
4. ^ 在300-3000K之间，正常应用驻点热流的工程计算方法，也就是Fay-Riddell公式
5. ^ ( )=316sin2 [(1−1 ∞ 2∞)sin2 +1 ∞ 2∞]12× ( ) // 麻蛋，注释写不了公式？// 可以计算在给定飞行弹道后，通过飞行马赫数，攻角和大气参数计算出来流参数，即可快速计算出特征部位的气动热。 http://www.srmcad.com/?p=9124
6. ^ 吕丽丽, 高超声速气动热工程算法研究 . 西北工业大学,2005.2.
7. ^ 姜贵庆，刘连元，高速气流传热与烧蚀热防护,国防工业出版社
8. ^ https://www.grc.nasa.gov/WWW/BGH/realgas.html
9. ^ 全球限量100台的SSC Tuatara在2020年10 月份挑战 “世上最快量产车” 吉尼斯世界纪录，创下 508 公里/时的纪录。
10. ^ 一般在200-300公里/小时
11. ^ https://wxguys.ssec.wisc.edu/2020/04/20/strong-winds/
12. ^ 易法军, 猛松鹤, 梁军等, 防热复合材料高温体积烧蚀模型. 哈尔滨工业大学学报