【小白的CFD之旅】01 引子【轉載】

2017-01-18 by:CAE仿真在線來源:互聯網

小白的CFD之旅

寫在前面

CFD是計算流體力學的英文簡稱,是計算機輔助工程(CAE)的主要分支,目前廣泛應用與科學研究、工程設計中。這是一門綜合了數學、計算機及流體力學的綜合學科,涉及到眾多的專業理論,如果缺少相應的專業基礎,要想將CFD應用于工程中則需要花費較多的時間。

CFD工程應用主要涉及到以下幾個方面:

力學建模:將現實世界中的物理現象抽象為計算機能夠識別的力學模型。這部分在CFD應用中是最為重要的一步,然而在實際工作中常常被忽略。力學建模要求CFD應用者具備良好的流體力學理論功底。只有具備良好的理論素質,才能夠準確的把握現象的本質,而不至于造成因為不必要的細節而舍去核心本質。
數值計算:將力學模型轉化為計算機可求解計算的代數方程組以及代數方程組的數值求解。力學建模通常得到的是微分方程,除非一些特別簡單的物理現象,否則這些微分方程基本上很難得到解析解。CFD通常采用的是數值求解技術,通過離散化技術將微分方程轉化為計算機容易求解的代數方程。
網格生成:數值計算過程中的數值離散技術通常要用到計算網格。我們將連續的求解域切割成離散的小的空間的過程稱之為網格生成。生成高質量的網格是優質計算的前提。
計算結果解釋:計算機求解代數方程后獲取的是計算域空間上所有節點上的物理量的值,為了更好地利用計算結果,通常將數值計算結果以圖形圖表的形式進行展示。

本系列教程以一個研究生小白的學習經歷為主線,內容涵蓋CFD工程應用的幾個主要方面,除了包含技術內容外,還包含了一些學習過程中的困擾和茫然,這其實也是本人在剛學習CFD的時候的心路歷程。很久以前就想將這一段經歷分享出來,給CFD初學者一些幫助。

CFD涉及的內容太繁雜,完全依靠自學是一件非常艱辛的事情,現在想起當年一個人天天泡在圖書館啃著那些滿頁都是數學符號的專業書籍,都不敢相信自己居然能夠堅持下來。那時候不像現在有那么多的參考書,周圍又沒有人引導,走了不少的彎路,浪費了很多的時間,如果能夠重來的話,有很多的事情實際上是沒必要去做的,因此本系列將以過來人的觀點來引導事情的發展,與真實歷程其實有一定的偏移。

雖然以前寫過不少的文字,但以小說的情況來寫這種技術性的文章還是第一次,文筆生澀之處在所難免,工科生的文字總是偏于簡潔甚至簡陋,從而忽略了文字表述上的優美,遇到生澀之處, 看官們大可一笑而過。