ANSYS CFD之内功修煉

學習CFD至今已經有些年頭了，從接觸CFD開始，一直都是渾渾噩噩的學者，卻從未想過去總結歸納。

但是我發現很多人其實并不明白什麼是CFD，他們想當然的以為CFD就是Fluent、CFX、Star-CD之類的軟件。這從一開始就走入了誤區，導緻他們将巨量的時間都耗費在這些軟件的學習上。到最後，碰到實際問題依然茫然不知所措，依舊不知道采用CFD的目的。很多時候我們根本就不曾考慮到這些，不管你會不會流體，不管你的力學數學背景有沒有，軟件總能給予人們漂亮的結果，至于計算結果的合理性及有效性則很少有人去深究。

FLUENT

CFX

Star-CD

上面提到很多人不知道CFD的真正内涵，其實我自己也不是非常的明白，但是至少我明白了CFD與CFD軟件之間的區别。CFD是計算流體動力學的英文簡稱，C是計算computational的第一個字母，F為fluid的首字母，D則為dynamic的首字母。我們将這三個字母拿出來逐個分析，則會對CFD的理解更深一些。

C 首先是computational，英文意思為“計算的”。從這個詞我們第一反應就是數值計算。恩，就是數值計算。那麼數值計算涉及哪些内容呢？最基本的就是算法了，當然還得包含算法的穩定性、收斂性及誤差分析等内容。這些研究内容都被深深地藏在CFD軟件中，用戶很少能進行幹涉。

F 然後是fluid，這個詞直譯為“流體”，也可以翻譯為流動。試問有多少人能夠準确的說出流體的概念。經常有人在群裡問我，某某固體顆粒應當定義為流體還是定義為固體。我都不知道該如何去回答。其實流體是一個相對于空間尺度來講的概念。常見的流體有氣體和液體。但是氣體和液體是不是一定是流體呢，也不一定。在一個非常小的空間尺度，比如說分子水平，我們當然不能将氣體或液體分子當作流體。還有就是濃度，在濃度非常稀薄的區域，我們也不能将其當作流體。固體呢，在一些場合我們是可以當作流體的，比如說粉塵，比如說泥石流中的石塊，都可以當作流體。CFD是研究流體的，所以，是不可能包含固體壁面的變形計算的，涉及到固體的CFD能做的大概也就是熱傳導了。

D 再說dynamic，英文意思為“動态的，動力的”。這個就有點意思了，CFD計算的是運動的流體或者說是流體的運動。靜止的是沒有辦法計算的。當然現在的一些CFD軟件也包含了靜止流體的計算。那就不屬于CFD的研究範圍了。

好了，談完了CFD的定義，現在該談一下CFD到底該如何去學習。

CFD的學習至少應該包含以下幾個内容：

（1）數值計算方法。這個在工科研究生階段基本上都是必修課。其中的差分、插值、線性方程組求解、誤差分析等概念都非常的重要。

（2）流體力學。這個是基礎中的基礎，直接影響到數值模型的建立以及計算結果的準确解讀。很多人沒學過流體力學，讀了本計算流體力學的書，看過幾篇CFD軟件使用說明就到處和别人吹噓，什麼湍流模型啊，什麼動網格啊，什麼y 的。

（3）計算流體力學。這門學科其實就是上面兩個的綜合，并不是必須要學習的，但是學了一定會有收獲的。

等将上面三方面的内容都學好了，CFD軟件的使用也就是小case了。隻有具有深厚的内功，使用起任何工具都将是信手拈來，到時候你遇到各種不同的工程問題，你會發現，這些問題，so easy！

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