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学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎

1.1计算流体力学的起源

计算流体力学（ComputationalFluidDynamics）是通过计算机数值计算

和图像显示，对包含有流体流动和热传导等相关物理现象的系统所做的分析。他

作为流体力学的一个分支产生于第二次世界大战前后，在20世纪60年代左右

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逐渐形成了一门独立的学科。总的来说随着计算机技术及数值计算方法的发

展，我们可以将其划分为三个阶段：

第一，初始阶段（1965～1974），这期间的主要研究内容是解决计算流体力

学中的一些基本的理论问题，如模型方程（湍流、流变、传热、辐射、气体－颗

粒作用、化学反应、燃烧等）、数值方法（差分格式、代数方程求解等）、网格划

分、程序编写与实现等，并就数值结果与大量传统的流体力学实验结果及精确解

进行比较，以确定数值预测方法的可靠性、精确性及影响规律。同时为了解决工

程上具有复杂几何区域内的流动问题，人们开始研究网格的变换问题，如

Thompson,Thams和Mastin提出了采用微分方程来根据流动区域的形状生成适

体坐标体系，从而使计算流体力学对不规则的几何流动区域有了较强的适应性，

逐渐在CFD中形成了专门的研究领域：“网格形成技术”。

第二，工业应用阶段(1975～1984年)，随着数值预测、原理、方法的不断

完善，关键的问题是如何得到工业界的认可，如何在工业设计中得到应用因此，，

该阶段的主要研究内容是探讨CFD在解决实际工程问题中的可行性、可靠性及工

业化推广应用。同时，CFD技术开始向各种以流动为基础的工程问题方向发展，

如气固、液固多相流、非牛顿流、化学反应流、煤粉燃烧等。但是，这些研究都

需要建立在具有非常专业的研究队伍的基础上，软件没有互换性，自己开发，自

己使用，新使用的人通常需要花相当大的精力去阅读前人开发的程序，理解程序

设计意图，改进和使用。1977年，Spalding等开发的用于预测二维边界层内的

迁移现象的GENMIX程序公开，其后，他们首先意识到公开计算源程序很难保护

自己的知识产权，因此，在1981年，组建的CHAM公司将包装后的计算软件

（PHONNICS－凤凰）正式投放市场，开创了CFD商业软件的先河，但是，在当时，

该软件使用起来比较困难，软件的推广并没有达到预期的效果。我国80年代初

期，随着与国外交流的发展，科学院、部分高校开始兴起CFD的研究热潮。

第三，快速发展阶段（1984至今），CFD在工程设计的应用以及应用效果的

研究取得了丰硕的成果，在学术界得到了充分的认可。同时Spalding领导的CHAM

公司在发达国家的工业界进行了大量的推广工作，Patankar也在美国工程师协

会的协助下，举行了大范围的培训，皆在推广应用CFD，然而，工业界并没有表

现出太多的热情。1985年的第四界国际计算流体力学会议上，Spalding作了CFD

学而不知道，与不学同；知而不能行，与不知同。——黄睎

在工程设计中的应用前景的专题报告，在该报告中，他将工程中常见的流动、传

热、化学反应等过程分为十大类问题，并指出CFD都有能力加以解决，分析了工

业界不感兴趣，是因为软件的通用性能不好，使用困难。如何在CFD的基础研究

与工程开发设计研究之间建立一个桥梁?如何将研究结果为高级工程设计技术人

员所掌握，并最大限度地应用于工程咨询、工程开发与设计研究?这正是本时期

应用基础研究所追求的目标。此后，随着计算