非流體力學專業(yè)如何快速掌握CFD？

1、有一定CFD基礎入門如果之前學過流體力學、傳熱學、計算方法等課程，入門CFD是比較容易的，只需要復習一下三部分內容即可具備入門的基礎知識。

第一、流體力學中關于流體動力學部分關于雷諾輸運定理、N-S方程、雷諾數(shù)、邊界層理論等部分。

第二、傳熱學中用數(shù)值方法求解熱傳導問題、理解一下對流換熱的理論方程部分。

第三、計算方法中關于離散和迭代的一些內容。

2、沒有CFD基礎的入門如果沒有學過流體力學等課程，第一步建議梳理流體力學基本的知識和一些模型思想。

① 連續(xù)介質模型：也就是流體是連續(xù)的，很小體積的流體內部是均勻的（即一般不考慮分子、原子之間的作用，不適用于激波、稀薄氣體）。

② 流體具有粘性——粘性是流體非常重要的一個屬性，能影響流動的樣子等，雷諾數(shù)就是與粘性很相關的一個數(shù)。（無量綱數(shù)是CFD中很重要的概念，應用不同模型一定要考慮適用無量綱數(shù)的范圍。）

③ 流體密度是否改變、是否可壓取決于具體物理條件，不一定所有問題都需要考慮。

④ 壓強、流速、溫度是整個流動過程中非常重要的三個物理量，心里面一定要時時刻刻記著這些量。

⑤ 了解一下控制體的概念（control volume，CV，即下圖），以及在控制體基礎上建立的質量守恒方程、動量方程、能量守恒方程。初期不需要背方程，只需要理解即可。如：

單位時間CV內流體質量的增加+ 凈流出CV的流體質量流量 = 0

⑥ 了解一下常見的無量綱數(shù)，比如雷諾數(shù)（Re）、馬赫數(shù)（Ma），了解一下自己研究課題中常用的無量綱數(shù)比如St、We等，了解物理意義。

⑦ 了解熱傳遞過程的基本方式是熱傳導、熱對流和熱輻射。

⑧ 解決一個物理問題需要確定研究問題的物理區(qū)域（也就是多大），初始條件是怎樣的，邊界上都是怎樣的。

⑨ 理解一下網格離散和方程離散的原理。

三、非流體力學專業(yè)CFD入門軟件

學習掌握了上面的9個基礎問題之后，基本上就可開始嘗試學習CFD了。CFD可以是自己編程，離散問題，求解方程，如可以嘗試求解二維熱傳導問題，頂蓋驅動流等問題，也可以用一些商業(yè)軟件如Fluent等。 此時，最好先構建宏觀的求解思路——算啥、咋算、啥結果。就是閉著眼睛能不能想清楚自己要模擬一個什么問題，幾何模型是怎么樣的，各個邊界都啥條件，初始條件是啥，（也就是“算啥”）大概涉及到哪些模型（也就是“咋算”），預期的速度分布、壓強分布和溫度分布是怎樣的（也就是“啥結果”），能想清楚這個就非常好了。 然后按照教程做幾個case，培養(yǎng)一下感覺，每次做完一個case就閉著眼睛回顧這個case的設置過程，大約10個小時的訓練就可以了。 或者找一本教程書，先看目錄，然后閉著眼睛回憶他目錄的構成，然后看內容，每看一章就回顧這個章節(jié)和前面的關系。一本書看完，大概就能入門。另外一個課題是關于提問，在提問之前，一定要明確自己的問題是什么，要能清楚的說出來自己的問題。糊涂的問題是沒有答案的，也是最浪費時間和精力的。

四、CFD入門之Fluent學習方法

相聲是一門藝術，有四門基本功課：說 學 逗 唱，CFD也是如此。CFD也是一門藝術，他也有四門功課：畫網格，選模型，調參數(shù)，后處理。下面我以Fluent為例，用隱喻的方法介紹一下fluent這個軟件，用大家熟悉的Excel做一些類比，有些地方略有牽強附會，請見諒。1、 Fluent是什么？Fluent是一個計算流體軟件，就像Microsoft Excel 是個處理表格的軟件一樣。Fluent 6.3就像 Excel 2003。Fluent 20.0就像 Excel 2019，F(xiàn)luent可以做流體計算，就像excel可以做數(shù)據(jù)計算一樣。2、Fluent與Ansys 的關系？他們就像Microsoft Excel 和 Microsoft Office 的關系，F(xiàn)luent是Ansys 的一個套件，就像Excel 是 Office的一個套件。3、關于Fluent，有哪些東西必須知道就像使用Excel數(shù)據(jù)處理一樣：

第一、Excel需要輸入數(shù)據(jù)，按照表格輸入數(shù)據(jù)，同理Fluent 需要知道計算區(qū)域的大小尺寸，需要輸入網格。

第二、Excel 需要知道每一行每一列的意義，是金額還是日期，是分數(shù)還是學號，同理Fluent 需要知道每一個邊界的條件，是進口還是出口，是絕熱還是恒熱流。

第三、Excel 需要知道處理數(shù)據(jù)的方式，是看平均數(shù)還是方差標準差，同理Fluent需要設置計算模型和數(shù)值方法，是DPM還是VOF，是一階還是二階

第四、Excel 需要知道最后是擬合公式還是畫出圖像，同理Fluent 需要知道最后看流速分布還是溫度分布

4、Fluent 入門需要哪些知識儲備

Excel需要基礎的數(shù)據(jù)處理知識，例如平均數(shù)和方差，同理Fluent 需要知道基礎的流體知識和數(shù)值計算知識，比如雷諾數(shù)和離散格式。 但是你不知道平均數(shù)和方差并不會影響你操作excel，就像你不知道雷諾數(shù)并不影響你操作Fluent，但是你最好知道一點基礎。

5、Fluent 使用熟練是怎樣的呢？還是和Excel 一樣，Excel 高手可以熟練使用宏和VBA編程，數(shù)據(jù)透視，同理 Fluent高手可以熟練使用udf以及自己的模型。

6、如何學習呢？就像Excel 一樣：

第一、獲取原始數(shù)據(jù)，excel可以從別人電腦上拷貝，也可以通過txt 軟件導入，也可以通過word 輸入，復制粘貼進入excel，也可以從網絡上下載，當然也可以自己手動輸入。 而Fluent需要網格文件，可以通過Gambit 軟件生成，可以通過ICEM 軟件生成，也可以通過ANSYS Meshing 生成，也可以通過其他軟件生成。 你需要學習劃分網格，推薦Meshing，（ICEM對新手不友好，Gambit界面也不大友好，不推薦）可以看網絡上的操作教程。

第二、數(shù)據(jù)計算，excel 可以計算方差、平均值、方差以及各種函數(shù)值 而Fluent 需要設置計算條件和計算格式：你需要知道模型是瞬態(tài)還是穩(wěn)態(tài)，各個邊界是怎樣的，計算中各個方程采用什么格式。如果不知道怎么改的話，什么都不要改，以后再說。 你不需要知道所有的條件的意義和計算格式的意義，就像你不需要知道excel中所有函數(shù)的意義和VBA的函數(shù)的意義，你只需要知道和自己相關的即可。

第三、后處理，excel可以擬合公式，也可以輸出圖表格，而fluent 可以輸出各個點的速度值，也可以輸出速度分布。 excel中的數(shù)據(jù)可以通過origin或者igor 作圖，而Fluent中的數(shù)據(jù)可以通過cfd-pos處理。你需要學習如何畫圖，或者學習另外一個軟件。 最后，最快的方法就是按照教程做10個case，基本上10個小時就能入門了。重點是大概知道每個參數(shù)是怎么選的，參數(shù)選擇方法可以看理論手冊，有些書上也會有大概的講解，當然也可以聽一些培訓課程。

責任編輯：lq6