計算流體動力學(CFD)被認為是機械工程的一個重要分支，其重點是分析和解決有關流體流動的問題。更簡單地說，CFD是應用物理數學和計算機軟件來理解氣體和液體的流動及其影響。為了達到這個目的，數值分析和數據結構被用于執行模擬所需的精確計算。在先進的研究方案的背景下，超級計算機的應用在潛在的復雜情況的出現方面是非常需要的。納維-斯托克斯方程是CFD概念的基石，因為這些方程有助于揭示壓力、密度、溫度、速度等之間的關系。

這篇文章為大家帶來美國機械工程流體動力學課程輔導。

一、CFD的優勢和劣勢

在當今時代，計算流體力學已被注意到應用于從航天工程到體育等不同領域。CFD被廣泛接受是由于幾個因素的催化。CFD的這些優點是：

CFD的新設計能夠減少成本和時間，這對用戶來說無疑是非常有利的。

通過CFD的模擬過程可以分析涉及非常困難和有風險的實驗過程的問題，減少了實驗過程中的危險性。

CFD的一個主要優勢是提供無限制的細節。

由于可能生成多個圖形，因此有可能感知結果的特征，這為產品提供了附加值。

二、計算流體力學缺點

在某些情況下，準確性是毋庸置疑的，這往往使過程的責任受到質疑。

CFD的一個主要缺點是存在幾個不完整的模型，經常被用來解決復雜的情況，如湍流。

沒有經過適當的CFD技術培訓的用戶，每次都可能認為PC的輸出是真實的。

一個典型的CFD模擬的不同階段：為了進行適當的CFD模擬，提供實質性的結果，必須遵循一個連續的程序來獲得有意義的結論。下面列出了這些步驟。

1.設定建模目標：在開始模擬過程之前，有必要設定要通過該過程實現的目標。由于弄清目標、所需模型、邊界條件、研究領域等對確保仿真結果的準確性至關重要，因此，從這個角度來看，確定假設是非常關鍵的。

2.創建幾何模型：在確定了仿真過程所需的假設和簡化后，開發適當的仿真模型是非常重要的。這個模型可以由CFD軟件包或CAD建模軟件形成，它定義了整個模擬過程的特定方法。

3.設置和創建網格：整個模擬過程的成功取決于將CAD模型轉化為小元素的準確性。這是最重要的方面之一，應該在處理幾何和流動方面進行大量考慮。整個網格必須根據高梯度區域的識別來完成。

4.定義解算器和物理學：一旦網狀結構被正確創建，下一步就是根據問題的性質來決定過程中需要的求解器形式。這進一步決定了根據問題需要一個特定的物理模型。仿真的成功也會受到隨后的操作條件和邊界條件的選擇的影響。

5.解決方案的監測和評估：監測和評估解決方案應該是下一個步驟，因為提取重要數據和消除迭代有助于提高過程的準確性，從而確定流動模式、力量、流量質量等。

6.模型的修改：CFD模擬過程的最后一步是審查物理模型和解算器在所提取的結果方面是否合適。這也有助于確定網格劃分和邊界條件的精確程度。

海馬課堂專業課程輔導，2100+嚴選碩博學霸師資，針對學生的薄弱科目和學校教學進度，匹配背景相符的導師，根據學生情況進行1V1專屬備課，上課時間靈活安排，中英雙語詳細講解課程中的考點、 難點問題，并提供多方位的課后輔導，輔助學生掌握全部課程知識，補足短板。