【精品】流体流动数值模拟
cfd数值模拟 流体力学参数
cfd数值模拟流体力学参数流体力学参数是研究流体运动和流体与固体之间相互作用的重要指标。
在工程领域，使用CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）数值模拟方法可以对流体力学参数进行精确计算和预测。
本文将从不同角度介绍几个常见的流体力学参数，并探讨CFD 数值模拟方法在计算这些参数方面的应用。
我们来讨论雷诺数（Reynolds number）这一重要的流体力学参数。
雷诺数是描述流体流动状态的指标，它与流体的惯性力和粘性力之间的比值有关。
通过CFD数值模拟，我们可以计算出流体在不同雷诺数下的流动情况。
例如，当雷诺数较小时，流体流动主要受到粘性力的影响，流动状态呈现出层流的特点；而当雷诺数较大时，惯性力主导了流动过程，流动状态则呈现出湍流的特征。
CFD数值模拟可以帮助我们更好地理解和分析不同雷诺数下的流体流动行为，对于优化工程设计具有重要意义。
除了雷诺数，涡量（Vorticity）也是流体力学中常用的参数之一。
涡量描述了流体流动时旋转的程度，是流场旋转性质的度量。
在CFD数值模拟中，我们可以通过计算速度场的旋度来得到涡量的分布情况。
涡量的大小和分布可以反映流体流动的复杂性和旋转性质，对于分析和预测流体运动中的涡旋结构和涡街现象具有重要意义。
CFD数值模拟可以帮助我们直观地观察和分析涡量的分布，为相关工程问题的解决提供有力支持。
压力系数（Pressure coefficient）也是流体力学中的重要参数之一。
压力系数描述了流体流动中压力分布的非均匀性，是表征流场压力特征的关键指标。
通过CFD数值模拟，我们可以计算出流体在不同位置的压力系数分布。
压力系数的分布对于理解流体流动中的压力变化和力学特性具有重要意义。
CFD数值模拟可以帮助我们预测和优化流体流动中的压力分布，为工程设计和流体力学问题的解决提供参考。
湍流能量耗散率（Turbulent kinetic energy dissipation rate）也是流体力学中的关键参数之一。
流体流动数值模拟
流体流动数值模拟流体流动现象普遍存在于⾃然界及多种⼯程领域中。
所有这些流动过程都遵循质量守恒、动量守恒、能量守恒和组分守恒等基本物理定律；⽽且流动若处于湍流状态，则该流动系统还要遵守附加的湍流输运⽅程。
本讲座将依据流体运动的特性阐述计算流体动⼒学的相关基础知识及任务；在流体运动所遵循的守恒定律及其数学描述的基础上，介绍数值求解这些基本⽅程的思想及其求解过程。
第⼀节计算流体动⼒学概述计算流体动⼒学（CFD）技术⽤于流体机械部流动分析及其性能预测，具有成本低，效率⾼，⽅便、快捷⽤时少等优点。
近年来随着计算流体⼒学和计算流体动⼒学及计算机技术的发展, CFD技术已成为解决各种流体运动和传热，以及场问题的强有⼒、有效的⼯具，⼴泛应⽤于⽔利、⽔电，航运，海洋，冶⾦，化⼯，建筑，环境，航空航天及流体机械与流体⼯程等科学领域。
利⽤数值计算模拟的⽅法对流体机械的部流动进⾏全三维整机流场模拟，进⽽进⾏性能预测的⽅法越来越⼴泛地被从事流体机械及产品性能取决于各种场特性的设计、科研等科技⼈员所使⽤；过去只有通过实验才能获得的某些结果或结论，现在完全可借助CFD模拟的⼿段来准确地获取。
这不仅既可以节省实验资源,还可以显⽰从实验中不能得到的许多场特性的细节信息。
⼀、什么是计算流体动⼒学计算流体动⼒学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)是通过计算机数值计算和图像显⽰，对包含流体流动和有热传导等相关物理现象的系统所做的分析。
CFD的基本思想可以归结为：把原来在时间域及空间域上连续的物理场（如速度场和压⼒场，以及热⼒场等），⽤⼀系列有限个离散点上变量值的集合来代替；并通过⼀定的原则和规律建⽴起关于这些离散点上的场变量之间关系，从⽽组成这些场变量之间关系的代数⽅程组；然后求解这种代数⽅程组，来获得这些场变量的近似值[1-3]；这就是流动的数值计算。
或者直观地说，通过数值计算中的各种离散⽅法，把描述连续流体运动的控制偏微分⽅程离散成代数⽅程组，由此建⽴该流动的数值模型；再根据问题的具体情况，设定边界条件和初始条件封闭⽅程组；然后通过计算机数值计算求解这种代数⽅程组，从⽽获得描述该流场场变量的某些运动参数的数值解。
工程流体力学中的流体流动模拟分析
工程流体力学中的流体流动模拟分析流体力学是研究流体力学和流体动力学的学科，它在工程领域中的应用十分广泛。
其中流体流动模拟分析是流体力学的重要研究方向之一。
本文将从数值模拟方法、应用领域以及模拟分析的重要性等几个方面进行介绍。
一、数值模拟方法流体流动模拟分析主要通过数值模拟方法来实现。
目前常用的数值模拟方法包括有限元法（FEM）、有限体积法（FVM）、有限差分法（FDM）等等。
这些方法通过将流体流动的基本方程进行离散化，将无限维的方程组转化为有限维的代数方程组，并利用计算机进行求解。
其中有限体积法是目前流行的数值模拟方法之一，它在流体流动的守恒方程中应用高斯定理，将流体空间分割为若干控制体，通过对控制体内量的积分和易边界条件的处理，得到离散化后的方程，从而解决实际工程问题。
二、应用领域流体流动模拟分析在许多领域中都起到了重要的作用。
在航空航天工程中，模拟飞机在飞行过程中的空气动力学特性以及气动热特性对设计优化、实际飞行安全等方面有着重要的指导意义。
在汽车工程中，模拟汽车在高速行驶过程中的空气动力学特性，帮助改进车辆设计和提高燃油利用率。
在水利工程中，模拟水流在水库、河道中的流动情况，帮助提高水力发电效率和治理河道，同时也对防洪工作起到了重要的作用。
此外，流体流动模拟分析还可以应用于石油工程、化工工程、能源工程等领域。
三、模拟分析的重要性流体流动模拟分析在工程实践中的重要性不可忽视。
首先，模拟分析能够帮助工程师更好地理解和预测流体流动的行为，进而优化设计方案，提高工程效果。
其次，模拟分析能够降低试错成本，减少实验时间，提高工作效率。
通过模拟分析，可以对流体流动过程中的各个参数进行敏感性和优化分析，从而找到最佳的工程解决方案。
此外，模拟分析还可以帮助理论研究，推动流体力学的发展。
总结：工程流体力学中的流体流动模拟分析是一项重要的研究课题。
数值模拟方法以及各种应用领域对于流体流动的研究起到了重要的推动作用。
计算流体动力学中的数值模拟方法及其应用实例
计算流体动力学中的数值模拟方法及其应用实例计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）是一种利用数字计算方法进行流体力学运动模拟的科学方法。
近年来，随着计算机技术的不断提升，CFD得到了广泛的应用，已经成为了各个领域研究的一个重要工具。
本文将围绕着计算流体动力学的数值模拟方法及其应用实例进行探讨。
一、数值模拟方法数值模拟方法是计算流体动力学研究的基础。
在流体运动的数值模拟中，一般采用对流方程、连续方程、能量方程和状态方程等模型进行描述。
常用的数值解法有有限差分法、有限元法、边界元法、网格法、拉格朗日法和欧拉法等。
其中，欧拉法是一种传统的流体动力学数值模拟方法，主要用于计算不可压缩流动，采用的是守恒方程组。
与之相比，拉格朗日法则是以控制流体粒子运动轨迹的方式模拟流体动力学的方法，该方法在涡动、气泡运动和多相流等问题中具有很强的应用性。
此外，有限元法在流场解析锁定中应用较为广泛。
边界元法主要用于边界层解析，其计算量相对较少。
二、应用实例在实际工程应用中，CFD可以应用于电子、航空、汽车、船舶、机械、化工等众多领域。
下面举例说明CFD技术在研究中的应用情况：1. 天然气流动研究在天然气储运过程中，流动管道中内部发生的阻力、压降、弯曲等影响了流体流动的宏观特性，通过CFD的仿真分析，可以对管道内部流体运动状态进行精细分析，从而优化油气输送流程，减少输送成本。
2. 垃圾焚烧研究CFD可以应用于垃圾的焚烧研究，模拟焚烧过程中温度、氧气浓度等流体参数的变化，进而对SOX、NOX等劣质气体进行排放控制。
不仅可以保证环境友好生产，还能提高垃圾焚烧的能量利用效率。
3. 污水处理研究CFD可以模拟仿真污水处理系统设计，支持污水的流动、混合、投加药剂等处理过程的模拟和优化研究，有效提高了污水处理系统的处理效果，降低了生产成本。
4. 尾流流场研究CFD技术可以应用于船舶尾流流场分析，预测尾流的产生和传递，使得船舶尾流对下游船只的影响得到了有效的控制。
数值模拟在流体力学中的应用和局限
数值模拟在流体力学中的应用和局限随着计算机技术的发展和数值计算方法的不断改进，数值模拟在流体力学中的应用越来越广泛。
本文将探讨数值模拟在流体力学中的应用以及其局限性。
一、数值模拟在流体力学中的应用1. 流体流动模拟数值模拟可以通过计算流体的速度、压力、温度等物理量，模拟出流体在不同条件下的流动状态。
这对于了解流体的动力学行为、优化设计和预测流体行为具有重要意义。
例如，在航空航天领域，数值模拟可以帮助优化飞机的气动设计，提高飞机的性能和燃油效率。
2. 边界层分析边界层是指靠近流体表面的一层流体，其速度和压力分布受到表面黏性的影响。
数值模拟可以有效地模拟和分析边界层的流动行为，为流体力学研究提供基础。
在风力发电机翼型设计中，数值模拟可以帮助优化气动性能，减小阻力和风噪。
3. 空气动力学模拟数值模拟在空气动力学领域中的应用十分广泛。
它可以模拟飞机、火箭、汽车等物体在空气中的运动和受力情况。
通过数值模拟，可以预测物体的阻力、升力、气动稳定性等参数，为设计和改进提供有效的依据。
二、数值模拟在流体力学中的局限性1. 网格依赖性数值模拟在流体力学中的一个重要问题是网格依赖性。
在模拟过程中，流体区域通常被划分为离散的网格单元，但不同网格剖分会对结果产生影响。
当网格过于粗糙时，会导致模拟结果的精度下降；而网格过于细致时，计算成本会增加。
因此，如何选择合适的网格剖分是数值模拟研究中的一个挑战。
2. 涡流和湍流模拟数值模拟在涡流和湍流模拟方面仍存在一定的局限性。
湍流是流体中不稳定的、无规律的流动，具有较强的非线性和随机性。
由于湍流的复杂性，精确模拟湍流流动仍然是一个困难的问题。
目前，涡粘模型和雷诺平均湍流模型等方法的应用仍然无法完全满足湍流模拟的需求。
3. 数值误差数值模拟中难以避免的问题是数值误差。
数值计算中的舍入误差和离散化误差会对结果的精度产生影响。
此外，部分数值方法可能对特定问题不适用，从而导致结果的不准确性。
流体力学中的流体流动模拟与数值计算
流体力学中的流体流动模拟与数值计算流体力学是研究流体运动规律的一门学科，而流体流动模拟与数值计算则是流体力学研究的重要分支之一。
随着计算机技术的进步，数值计算方法在流体流动模拟中得到广泛应用，为研究流体力学问题提供了强有力的工具和手段。
本文将从数值计算的基础理论、方法和应用实例三个方面介绍流体流动模拟与数值计算在流体力学中的重要性和应用。
一、数值计算的基础理论数值计算是基于离散化和近似求解的方法，是流体流动模拟的理论基础。
在数值计算中，流体力学问题通常以数学方程形式表述，如连续性方程、动量方程和能量方程等。
其中，连续性方程描述了流体质量守恒，动量方程描述了流体受力平衡，能量方程描述了流体热力学性质。
数值计算的基础理论主要包括差分方法、有限元方法和有限体积方法。
差分方法是最早应用于数值计算的方法之一，它将流体力学方程中的偏微分方程转化为离散的代数方程，通过差分逼近实现方程的求解。
有限元方法是一种广泛应用于数值计算的方法，它将流体领域分割成一系列小单元，通过构建适当的插值函数和积分方法得到离散方程，并通过解这些方程来求解流体力学问题。
有限体积方法是一种近年来较为流行的数值计算方法，它将流体领域分割成有限体积控制体，通过控制体上流体物理量的平衡和守恒关系来近似求解流体力学问题。
二、数值计算的方法和技术数值计算方法的选择和应用是流体流动模拟的关键问题。
在流体力学中，数值计算方法主要包括直接数值模拟(Direct Numerical Simulation, DNS)、大涡模拟(Large Eddy Simulation, LES)、雷诺平均湍流模拟(Reynolds-Averaged Navier-Stokes, RANS)等。
直接数值模拟是一种精确模拟流体流动的方法，它解决了流体力学方程的全部信息，并考虑了微小尺度上的湍流效应，能够获得流动的详细信息。
然而，直接数值模拟计算量巨大，对计算资源要求较高。
大涡模拟是一种介于直接数值模拟和雷诺平均湍流模拟之间的方法，它通过对流体流动中湍流小尺度上的高频成分进行模拟，而忽略较大尺度上的低频成分，从而减小了计算量。
流体力学中的流体流动的数值模拟
流体力学中的流体流动的数值模拟流体力学是研究流体在力作用下的运动规律的科学，而流体流动的数值模拟则是利用数值计算方法对流体力学问题进行模拟和求解的过程。
通过数值模拟，我们可以更好地理解流体的运动行为，为工程设计和科学研究提供重要的参考和依据。
一、引言数值模拟方法已经成为流体力学研究和应用的重要手段之一。
其基本思想是将连续介质的宏观性质离散化，通过有限元、有限体积或有限差分等方法，将流体力学方程转化为代数方程组。
然后使用计算机进行迭代求解，得到流体的运动状态和相关的物理参数。
二、数值模拟的基本原理数值模拟的基本原理是基于流体力学方程和边界条件，在计算区域上进行离散网格划分，将流体领域划分为有限个单元。
然后，通过数值方法将连续的流体问题转化为离散的代数问题，通过迭代求解代数方程组，得到流体流动的数值解。
数值模拟的基本步骤包括：网格生成、离散化、求解方程组和结果后处理。
其中，网格生成是模拟的基础，合适的网格划分可以有效地提高计算精度和计算效率。
离散化过程是将流体力学方程离散化为代数方程组，可以使用有限差分、有限元和有限体积等方法。
求解方程组的过程则是通过迭代算法，逐步逼近方程的解。
结果后处理包括对计算结果的可视化、分析和验证，以便对数值模拟结果进行评估。
三、数值模拟的应用领域数值模拟在流体力学中的应用非常广泛。
以下是一些常见的应用领域：1.流体流动研究：通过数值模拟可以研究不同流动条件下流体的运动规律和特性，如湍流流动、层流流动、气液两相流等。
2.流体工程设计：数值模拟可以帮助工程师优化流体系统的设计，例如风洞实验、船舶流体力学、飞机气动性能研究等。
3.环境与生态学研究：数值模拟可以模拟和预测环境中的流体运动过程，如水体污染传输、大气污染扩散等，为环境保护提供科学依据。
4.天气预报与气候研究：通过数值模拟可以对大气流动进行模拟和预测，帮助气象学家预报天气、研究气候变化等。
5.地质工程：数值模拟可以模拟地下水流动、土壤渗流、地下油藏开发等问题，为地质工程提供参考和辅助分析。
流体力学的数值模拟及其应用
流体力学的数值模拟及其应用流体力学是研究流体运动规律与性质的科学，广泛应用于物理学、工程学、地球科学等领域。
随着计算机技术的飞速发展，数值模拟成为研究流体力学的重要手段之一。
本文将探讨流体力学的数值模拟方法和其在工程与科学中的应用。
一、数值模拟方法数值模拟是利用数学方法将连续的流体力学问题离散化，通过计算机迭代求解离散的数学模型，从而模拟出流体的运动过程。
在流体力学的数值模拟中，常用的方法包括有限差分法、有限元法和边界元法等。
有限差分法是一种将空间和时间分割成离散网格的方法，通过近似替代偏微分方程中的微分项，以差分代替，进而转化为代数方程组。
有限差分法简单易行，适用于求解一维和二维流体问题。
有限元法是一种将求解域划分成单元的方法，通过逼近流体问题的解函数，将偏微分方程转化为代数方程组。
有限元法适用于复杂的流体力学问题，可以处理非线性和非稳态问题。
边界元法是一种基于边界上的积分表示来求解流体问题的方法，将边界分成多个小区域，并通过计算边界的形状函数和权函数的积分来求解问题。
边界元法适用于求解与边界有关的问题，例如边界层流动和流体-固体相互作用等。
二、数值模拟在工程中的应用1. 污水处理污水处理是一个涉及多相流、化学反应与传质的复杂过程。
利用数值模拟方法，可以优化处理设备的设计，提高处理效率，减少能源消耗和废物排放。
2. 水资源管理水资源是人类生存与发展的基础，合理管理水资源对社会经济的可持续发展至关重要。
数值模拟方法可用于模拟水流、沉积与水质变化，为水资源管理决策提供科学依据。
3. 海洋工程海洋工程涉及到海洋的波浪、流动、沉积等问题。
通过数值模拟，可以预测海洋环境对工程建设的影响，为海洋工程的设计、建设与维护提供指导。
4. 气象预报数值模拟在气象领域也有广泛应用。
基于数值模型的气象预报可预测天气变化趋势，并提供决策依据，如风能资源评估、灾害预警和空气质量预报等。
三、数值模拟在科学研究中的应用1. 宇宙物理学数值模拟在宇宙物理学中扮演着重要角色，可用于研究星系形成、恒星演化、宇宙扩展等问题。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
流体流动现象普遍存在于自然界及多种工程领域中。
所有这些流动过程都遵循质量守恒、动量守恒、能量守恒和组分守恒等基本物理定律；而且流动若处于湍流状态，则该流动系统还要遵守附加的湍流输运方程。
本讲座将依据流体运动的特性阐述计算流体动力学的相关基础知识及任务；在流体运动所遵循的守恒定律及其数学描述的基础上，介绍数值求解这些基本方程的思想及其求解过程。
第一节计算流体动力学概述计算流体动力学（CFD）技术用于流体机械内部流动分析及其性能预测,具有成本低，效率高，方便、快捷用时少等优点.近年来随着计算流体力学和计算流体动力学及计算机技术的发展,CFD技术已成为解决各种流体运动和传热，以及场问题的强有力、有效的工具，广泛应用于水利、水电,航运，海洋，冶金,化工,建筑，环境，航空航天及流体机械与流体工程等科学领域.利用数值计算模拟的方法对流体机械的内部流动进行全三维整机流场模拟，进而进行性能预测的方法越来越广泛地被从事流体机械及产品性能取决于各种场特性的设计、科研等科技人员所使用;过去只有通过实验才能获得的某些结果或结论,现在完全可借助CFD模拟的手段来准确地获取。
这不仅既可以节省实验资源,还可以显示从实验中不能得到的许多场特性的细节信息.一、什么是计算流体动力学计算流体动力学（ComputationalFluidDynamics,简称CFD）是通过计算机数值计算和图像显示,对包含流体流动和有热传导等相关物理现象的系统所做的分析.CFD的基本思想可以归结为：把原来在时间域及空间域上连续的物理场（如速度场和压力场，以及热力场等），用一系列有限个离散点上变量值的集合来代替；并通过一定的原则和规律建立起关于这些离散点上的场变量之间关系,从而组成这些场变量之间关系的代数方程组；然后求解这种代数方程组,来获得这些场变量的近似值[1-3］；这就是流动的数值计算。
或者直观地说，通过数值计算中的各种离散方法，把描述连续流体运动的控制偏微分方程离散成代数方程组，由此建立该流动的数值模型；再根据问题的具体情况,设定边界条件和初始条件封闭方程组;然后通过计算机数值计算求解这种代数方程组，从而获得描述该流场场变量的某些运动参数的数值解。
计算流体动力学是在经典流体力学、数值计算理论、计算方法，以及计算机科学与技术的基础上建立和发展起来的多学科、多领域交叉的流体力学中的一个新分支；或可以说是一门新学科。
他将科学的理论知识与实际工程计算紧密地结合在了一起，是我们流体机械及流体工程学科和工程领域中目前科学研究与工程计算、分析或设计的高质、高效，短周期、低费用的强有力不可或缺的重要工具.所谓CFD，从实质上讲就是对流体运动状态的一种分析方法;可以被看作是对在流动基本方程（质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程）控制下的流动进行数值模拟描述的一种方法。
通过这种数值模拟，我们可以获得复杂流场内各个位置上的基本物理量(如速度、压力、温度、浓度等）的分布及其随时间的变化情况。
据此可以描述出其流动的特征，如旋涡分布、空化特性及脱流区等;还可以计算出其它相关的物理量，如对于旋转流体机械的转矩、水力损失、效率和空蚀系数等。
此外,结合CAD还可以进行结构上的优化和可靠性设计等.CFD方法与传统的理论分析方法、实验测量方法组成了研究流体运动问题的完整体系,三者之间的互补关系如图1所示。
图1研究流动的三种方法互补关系示意图理论分析方法的优点在于所得结果具有普遍性和一定准确性,各种影响因素清晰可见，是指导实验研究和验证数值计算方法正确与否及其计算精确度的基础。
但是，它往往需要对计算对象进行抽象和简化，且只有对较简单的流动问题才可能得出理论上的解析解;对于复杂的特别是非线性的问题，很难求解。
因此，对存在于自然界和实际工程中的流动问题，只有其中的极少数才能给出解析结果.实验测量方法所得到的实测结果一般真实可信，它是对理论分析和数值计算结果的验证依据。
然而，实验往往受到试验条件（如模型尺寸、形状,流场扰动和测量精度等)的影响和限制，有时也很难得到很准确的结果。
此外，实验还会遇到人力和物力的巨大耗费而受到经费投入及周期长等许多因素的制约.而CFD方法恰好克服了前面两种方法的弱点，它是在计算机上实现对某一流动系统或某一流动现象的一个特定的计算.这个特定的计算，就是用数值的方法所作的近似计算，即通过数值求解各种简化的或非简化的流体动力学基本方程，以获得流动在各种条件下的状态参数和作用在形成流道的边壁或绕流物上的力或力矩等数据，以及流场的分布与流动的状态等。
这种计算就好像在计算机上做一次物理实验.例如,机翼的绕流，通过计算并将其结果在屏幕上显示,就可以看到流场分布的各种细节,如激波的运动及其强度，涡的生成与传播，流动的分离及其表面的压力分布、受力的大小及其随时间的变化等.数值模拟实质上就是在计算机上进行的数值试验，可以形象地再现流动的场景。
在本质上讲,与做物理实体实验没有什么区别。
与实验方法相比，其突出的优点是：1、CFD方法所需要的设备与条件只是计算机和相应的CFD软件,因而，所需花费与损耗小，试验与产品开发周期短；2、在计算机上可以方便地任意改变流场中固体结构件的形状和尺寸以及流动条件,即可马上进行计算,且流场不受试验装置与测试仪器仪表的干扰。
即很容易实现各种条件下的流动计算，且保持了流场的原态；3、可定量地刻画、详细地描述出流动随时间的变化以及总体流场与局部细节，并能定量地给出各种物理量的物性参数值;同时，还可随意进行流场的重构和分析、诊断,等。
二、流体动力学计算的基本内容和步骤所有流动或流场的计算与模拟工作，首先都应根据所要求解的物理问题及预期目标拟定出合理、周密的技术路线与求解方案，以保证顺利地实现意图，达到预期的目的。
为此，在拟定流场数值模拟求解方案时，主要应考虑如何选定以下一些必须解决的问题:1、物理模型的流型:根据所要研究的问题，分析该流动是可压缩流还不可压缩流，是有粘流动还是无粘流动,是层流还是湍流，流动是稳态还是瞬态？由此确定该流动的流型；2、CFD方法的模型目标:即确定要建立什么样的CFD计算模型，并要从该模型中获得怎样的模拟结果?获取这些结果的使用目的，由此确定计算模型是按二维还是三维构造及需要什么样的计算精度；3、计算域的确定：根据确定的流型和计算模型，分析该问题的流动特征是否对称或存在回流与尾迹流或射流，即考虑对于该问题计算域是否需要外延，或取其一部分；4、网格的类型及其划分方式:即根据物理模型和计算域决定是采用结构网格还是非结构网格，以及其单元体的选择与划分方式的确定；网格划分的合适与否，即网格划分的质量对流动计算的精度和稳定性有重大影响。
网格的质量内容包括:节点的分布情况（密集度和聚集度）光滑型与正交性，等。
而且有限体积法的突出优点是其计算效率高,因而，目前它在CFD领域中得到了广泛地应用,大多数CFD商用软件,包括FLUENT在内，都使用有限体积法编制的。
5、计算方法与求解过程的选择与确定：6、湍流模型的选择与确定:两方程模型中有三种常用模型，即1）、标准kε-模型；2)、RNG kε-模型（重整化群模型）;和3)、Realizable kε-模型7、离散方法与格式的选择与确定：离散包括两部分内容，即计算域空间的离散和控制方程与湍流模型在网格节点上的离散两个部分；离散的方法根据因变量在节点之间分布的假设及推导离散方程的方法不同而不同；有有限差分法（FDM）、有限元法（FEM)、有限体积法(FVM)，等等。
8、定解条件（边界条件与初始条件）的确定；9、求解器的选择.在考虑并确定上述的九个主要问题时，既要考虑计算资源的硬件条件实现的可能性，又应考虑计算结果精度与计算所需机时的经济性来综合决定采用CFD的方法对流体的运动进行数值模拟，通常包括以下的内容与步骤：1、建立反映工程或物理问题本质的数学模型所谓建立数学模型,具体地说就是要建立能完善、准确地反映问题各个物理量之间关系的微分方程及其相应的定解条件；流体运动的基本控制方程通常包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程。
没有较准确、完善的数学模型，数值模拟就毫无意义；这是数值模拟的基本出发点与最基本的要求。
2、寻求并采用高精度、高效率的计算方法寻求高精度、高效率的计算方法是为获得满意的计算结果奠定基础。
这里所说的计算方法，不仅包括选用针对性较强、精度高的控制微分方程的离散化方法（如有限差分、有限元、有限体积等方法）和求解的方法；还包括贴体坐标系的建立，边界条件的处理等。
这是CFD 模拟计算中的核心与关键的内容和步骤。
3、编制程序和进行计算这部分工作包括计算网格的划分、初始条件和边界条件、控制参数的设定以及具体的计算等。
这是整个CFD模拟计算中最繁杂、最费时的工作内容和过程.由于Navier-Stokes方程就是一个十分复杂的非线性方程，数值求解的方法在理论上也不是绝对完善的，所以还需要通过实验加以验证。
正是从这个意义上讲，数值模拟又叫作数值试验.应该指出，这部分工作不是轻而易举就可以完成的，需要耐心细致地反复修改和调整的过程。
4、显示计算结果。
计算结果一般是通过各种图形、图表或曲线等方式显示,这对检查和分析计算结果及其计算质量具有直接的作用和重要的参考价值。
以上这些内容与步骤构成了CFD数值模拟的全过程；其中数学模型的建立属于基础理论研究性的课题.三、计算流体动力学的特点CFD的长处是适应性强、应用面广.首先，流动问题的控制方程一般是非线性的，且自变量多，计算域的几何形状和边界条件复杂，很难求得解析解；而用CFD方法则有可能找出满足工程需要的数值解。
其次，可以利用计算机进行各种数值试验,例如,选择不同流动参数进行物理方程中各项有效性和敏感性的试验,从而进行方案比较。
再者,它不受物理模型和实验模型的限制,省钱、省时，有较大的灵活性，能给出流动的详细而完整的资料和信息，并能很容易地模拟特殊尺寸、高温、有毒、易燃等真实条件和物理实验中只能接近而无法达到的理想条件。
但CFD也存在着一定的缺陷或局限性.首先,数值解法是一种离散的、近似的计算方法，依赖于物理上的合理性、数学上的适用性；而且，适合于在计算机上进行离散与计算的数学模型有限；同时,又不能提供任何连续的解析表达式形式的最终计算结果，而只能是有限个离散点上的数值解,且有一定的计算误差；第二，它不像物理模型实验那样,一开始就能给出流动的各种现象和定性地描述,往往需要由原体观测或物理模型试验提供某些流动参数，并需要对建立的数学模型进行验证；第三，程序的编制及资料的收集、整理与正确地利用，在很大程度上要依赖于经验与技巧.此外，由于数值处理方法等原因，有可能导致计算结果的不真实（例如产生数值粘性和频散等伪物理效应），以及由于CFD涉及巨大数量的迭代计算过程，而需要较高的计算机软硬件配置等.当然,在上述的这些缺陷或局限性中，有些可采用相应的方法加以克服或弥补。