【小白的CFD之旅】01 引子【转载】

2017-01-18 by:CAE仿真在线来源:互联网

小白的CFD之旅

写在前面

CFD是计算流体力学的英文简称,是计算机辅助工程(CAE)的主要分支,目前广泛应用与科学研究、工程设计中。这是一门综合了数学、计算机及流体力学的综合学科,涉及到众多的专业理论,如果缺少相应的专业基础,要想将CFD应用于工程中则需要花费较多的时间。

CFD工程应用主要涉及到以下几个方面:

力学建模:将现实世界中的物理现象抽象为计算机能够识别的力学模型。这部分在CFD应用中是最为重要的一步,然而在实际工作中常常被忽略。力学建模要求CFD应用者具备良好的流体力学理论功底。只有具备良好的理论素质,才能够准确的把握现象的本质,而不至于造成因为不必要的细节而舍去核心本质。
数值计算:将力学模型转化为计算机可求解计算的代数方程组以及代数方程组的数值求解。力学建模通常得到的是微分方程,除非一些特别简单的物理现象,否则这些微分方程基本上很难得到解析解。CFD通常采用的是数值求解技术,通过离散化技术将微分方程转化为计算机容易求解的代数方程。
网格生成:数值计算过程中的数值离散技术通常要用到计算网格。我们将连续的求解域切割成离散的小的空间的过程称之为网格生成。生成高质量的网格是优质计算的前提。
计算结果解释:计算机求解代数方程后获取的是计算域空间上所有节点上的物理量的值,为了更好地利用计算结果,通常将数值计算结果以图形图表的形式进行展示。

本系列教程以一个研究生小白的学习经历为主线,内容涵盖CFD工程应用的几个主要方面,除了包含技术内容外,还包含了一些学习过程中的困扰和茫然,这其实也是本人在刚学习CFD的时候的心路历程。很久以前就想将这一段经历分享出来,给CFD初学者一些帮助。

CFD涉及的内容太繁杂,完全依靠自学是一件非常艰辛的事情,现在想起当年一个人天天泡在图书馆啃着那些满页都是数学符号的专业书籍,都不敢相信自己居然能够坚持下来。那时候不像现在有那么多的参考书,周围又没有人引导,走了不少的弯路,浪费了很多的时间,如果能够重来的话,有很多的事情实际上是没必要去做的,因此本系列将以过来人的观点来引导事情的发展,与真实历程其实有一定的偏移。

虽然以前写过不少的文字,但以小说的情况来写这种技术性的文章还是第一次,文笔生涩之处在所难免,工科生的文字总是偏于简洁甚至简陋,从而忽略了文字表述上的优美,遇到生涩之处, 看官们大可一笑而过。