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计算流体力学在20世纪时得到了初步应用,之前所有工程项目基本上都采用理论分析和实验研究两种方法,计算流体力学的出现提供了第三种方法,如今计算流体力学已经相当普及,用缩写CFD代替“计算流体力学”已经被普遍接受。

计算流体力学的结果与在实验室里得到风洞实验结果的方式非常相似,都是在不同的马赫数、雷诺数等参数下,得到给定流动结构的一组数据。但是风洞设备都很笨重且操作不便,而你可以拿着计算机程序去任何地方,更方便的是,即使距离几千公里,仍可以通过终端设备远程读取计算机内的源程序,因此,计算机程序是一种方便的,可以移动的工具,是一种“移动式的风洞”。

作为设计工具的计算流体力学,CFD对流体力学和空气动力学工作者的工作方式已经产生了巨大的影响。现代CFD已经进入到流体流动的所有领域,其中应用在汽车和发动机、工业制造、土木工程、环境工程、造船等领域。

那么CFD是遵循三个基本定律来控制的:1 质量守恒定律 2 牛顿第二定律 3 能量守恒定律,这些基本定律可以用一些基本的数学关系式了描述,其形式一般是积分方程或者微分方程,计算流体力学将用离散的代数形式替换这些方程中的积分或者倒数并求解,从而得到流场参数在时间和空间的离散点处的数值。当然,高速数字计算机使CFD得到了有适用意义的发展,用CFD求解,需要对上千个、甚至上百万个数进行反复的运算,没有计算机的帮助,人们无法完成这项工作的,因而CFD发展以及本身越来越复杂、越来越尖端的问题上的应用,这就要求计算机硬件需求越来越高,正因为这样也推动了超级计算机的发展,两者相辅相成。

因此,计算流体力学在各领域的应用越来越广泛,更方便的解决了理论分析和实验研究所带来的不足,CFD的正确算法使得一个特定的流体流动问题发生了革命性的变化,这就是CFD的魔力,使得我们不断的去学习它、应用它。

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