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第二章  数值模拟理论基础

2。1 CFD概述

CFD（Computational Fluid Dynamics）是现在全球范围内尤为重要的研究范畴，是实现热量传递、质量转移、传递动量以及进行化学反应研讨的关键和主要方法。它可以解析包括液体、气体、热量传递等有关物理现象的体系，利用电脑实行模拟过程，并运用后处理呈现用户需要的图像，在车辆、航空航天、化工处理工业、生物医学工业等多种工程领域得到普及。

CFD近年来得到很大进展，它与固有的理论剖析、实验勘测相联合，组成一个完善的系统用于研讨流体的情况。理论分析的方式有着常见性和必然性，然而当变量之间的数学关系不确定时，想获得全部的解比较困难。实验测量的方法是基础，所得到的结果更贴近实际，但是会受到测量精度及扰动等情况的限制，同时存在耗费巨大人力、物力等的问题。CFD的优势就在于克服了以上两种方法的缺陷，因此具有良好的发展前景。

利用CFD软件对流体的运动进行数值模拟，其步骤如下：

（1）创建准确的几何模型。来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766-

（2）建立模拟对象的物理、数学模型。

（3）网格划分及模拟计算。该过程中耗费的时间可能很长。有时还会遇到计算较困难的时候，这样就须要利用特定的实验去检验计算结果是否正确。

（4）得出计算结论。利用图表将数值模拟后的结果直观地呈现出来，以此来判别准确性。

2。1。1 CFD的数值解法

CFD的计算方法依照对控制方程的离散形式的差异，可以存在多种分类标准。其中根据不同的离散原理，CFD的数值解法可以分为以下三种：

（1）有限差分法（FDM）

（2）有限元法（FEM）

（3）有限体积法（FVM）