當流體流過一個物體或物體穿過靜止的流體時，流體會對該物體施加一個力。我們可以將該力分解成兩個部分：一個與流體運動方向平行的阻力，另一個垂直於流體運動方向的升力。一般來說，阻力是不受歡迎的，它們會對裝置的燃油消耗和效能產生很大的影響。因此，工程師們竭盡全力將其最小化。
阻力的基礎
阻力是作用在物體表面的兩種不同型別的應力引起的。首先是壁面剪應力，這些應力與物體表面相切，是由流體粘性產生的摩擦力引起的。其次是壓力應力，它們垂直於物體表面，是由物體周圍的壓力分佈引起的。阻力是流動方向上兩個應力的結果，因此如果我們確切地知道應力是如何分佈在物體表面上的，我們就可以對其進行積分以獲得總阻力。
由剪應力引起的阻力分量稱為摩擦阻力，由壓力應力引起的阻力分量稱為壓差阻力或形狀阻力。對於像球體這樣的鈍體，壓差阻力最為顯著，它本質上是由球體前後的壓力差形成的。當發生流動分離時，即流體邊界層與主體分離形成再迴圈流尾跡，在物體後面產生低壓分離區，壓差阻力就會顯著增大。流動分離還會導致渦流脫落，從而產生不必要的振動。
流動分離
為了理解為什麼會發生流動分離，讓我們看看球體表面的流動情況。當流體透過球體表面時，它最初是加速的，因此壓力沿著流動的方向遞減，這稱為順壓梯度。但是當超過某個點時，流動就開始減速，所以流動方向上壓力又開始增加，這種壓力的增加稱為逆壓梯度，它對靠近壁面的流動有顯著的影響。如果壓力增加足夠大，那麼流體將會反向流動。由於主體部分無法反向，它會從邊界層開始分離，造成流動分離。
對於層流中的光滑球體，流動分離發生在80度左右的地方。如果邊界層是湍流而不是層流，則它能夠更好地附著在表面上，並且流動分離能被延遲到120度的地方，從而顯著降低了壓差阻力。這是因為湍流在不同的流動層之間混合，這種動量傳遞意味著流體可以維持較大的逆壓梯度而不分離。
這就是高爾夫球有凹坑的原因，凹坑會產生湍流，從而延緩流動分離，減少阻力並使球飛得更遠。這種使用湍流來延緩流動分離並減小壓差阻力的想法，也是一些飛機機翼安裝小型渦流發生器的原因。在流體中移動的物體，如普通機翼或潛艇，通常被設計成淚滴狀的流線型，以最大限度地減少流動分離的影響。對於一個非常流線型的翼型來說，在一個比較小的攻角之下，壓差阻力是比較小的，因為流動分離明顯延遲或根本不發生。
摩擦阻力
對於像這樣的物體，壁面剪應力對總阻力的貢獻最大，由這些應力引起的阻力分量稱為摩擦阻力。摩擦阻力隨流體的黏度增加而增加，並且對於具有與流動方向一致的大表面積的物體最為顯著。
我們之前看到湍流延遲了流動分離，從而降低了壓差阻力，但對於摩擦阻力，卻有相反的效果。層流邊界層和湍流邊界層有非常不同的速度分佈，壁面上的速度梯度在湍流邊界層中比在層流邊界層中更陡，因此湍流會產生更大的剪應力。因此，為了減少摩擦阻力，我們需要推遲向湍流過渡的時間，並在物體周圍儘可能大的距離內保持層流。
工程師們經常從大自然中尋找靈感，鯊魚因其獨特的面板微觀結構而受到特別關注。鯊魚面板包含與流動方向對齊的微觀脊，這些脊改變了近壁面湍流邊界層，具有減小摩擦阻力的作用。研究表明，用類似微結構的人造鯊魚皮對商用客機進行塗覆，可以將其總阻力降低2%，從而為航空業節省大量燃料。
總結
我們已經看到，壓差阻力和摩擦阻力的大小取決於物體相對流動方向的幾何形狀，摩擦阻力會隨著壓差阻力的減少而增加。所以當流線型化一個物體時，為了減少總阻力，需要在這兩個方面小心平衡，總阻力最小的形狀不一定是最流線型的形狀。
前面提到，我們可以壓力應力和剪應力積分來得到總阻力。但問題是在絕大多數情況下，要知道這些應力的詳細分佈是不可能的，所以我們通常用阻力方程來表示總阻力。CD項是流體的阻力系數，我們可以透過風洞實驗或執行數值模擬來確定阻力系數的曲線。
我們知道壓力應力和剪應力是阻力的兩個基本原因。在某些情況下，阻力的具體組成部分是根據它們的產生方式來命名的，即使它們只是不同形式的壓差阻力或摩擦阻力。例如，在航空領域，三個重要的阻力是誘導阻力、波阻力和干擾阻力。
