气体力学是研究气体宏观平衡与运动规律的科学，其理论体系包含
气体动理论、
牛顿内摩擦定律和
伯努利方程等基础模型。该学科通过
理想气体状态方程（PV=nRT）及
范德华方程等数学模型描述气体物理性质，建立
连续性方程、
动量方程等动力学框架。工程应用涵盖
喷气发动机。
气体动理论通过分子热运动构建微观解释框架，
麦克斯韦速度分布律揭示了气体分子运动速率统计规律。分子碰撞频率与平均自由程理论建立了微观参数与宏观输运现象之间的联系，为粘性系数计算提供理论依据。
连续介质假设将离散分子群抽象为连续介质，使偏微分方程成为描述气体运动的主要数学工具。
牛顿内摩擦定律定量描述气体粘性效应，τ=μ(du/dy)公式建立了切应力与速度梯度的关系。
雷诺数作为流态判别标准，将流动划分为层流与湍流两种形态，直接影响压头损失计算。
热膨胀性表现为气体体积随温度变化的特性，该特性直接影响窑炉系统的热交换效率。压缩性特征通过体积弹性模量表征，在
超声速流动中表现为
激波形成等非线性现象。浮力效应解释了热气体上升规律，是烟道设计的重要理论基础。
粘性系数受温度显著影响，分子自由程理论推导出气体粘性随温度升高而增大的特性。真实气体在高压条件下的行为偏离理想气体模型，范德华方程通过引入分子体积修正项与分子间作用力修正项提升计算精度。
连续性方程W1F1=W2F2体现质量守恒原理，在管道流动分析中确立流速与截面积的反比关系。伯努利方程将几何压头、静压头与动压头转换关系数学化，成为分析流动能量转换的核心工具。
动量守恒方程结合
纳维-斯托克斯方程，构建了粘性流体运动的完整力学描述。对于压缩性流动问题，绝热过程能量方程引入比热比参数，推导出
拉伐尔喷管的收缩-扩张截面设计准则。
火箭发动机设计中运用气体动力学方程计算推力参数，喷管型面优化需同时考虑流场激波结构与
边界层分离效应。窑炉系统通过伯努利方程计算气体压头损失，指导排烟装置设计与燃烧室压力控制。
钱学森在1946年提出的稀薄气体流动四区域划分法，为
航天器高空飞行提供理论支撑。其定义的
克努森数（Kn）标准将流动划分为连续流、滑移流、过渡流与自由分子流四类，直接影响飞行器热防护系统设计。
分子运动论与
统计力学方法的引入，使稀薄气体力学在20世纪后期形成完整理论体系。蒙特卡洛直接模拟法（DSMC）等数值计算方法的发展，提升了航天器高空机动轨迹的计算精度。