cfd演算法課

① CFD模擬模擬的介紹

什麼是CFD?簡單地說，CFD就是利用計算機求解流體流動的各種守恆控制偏微分方程組的技術，這其中將涉及流體力學(尤其是湍流力學)、計算方法乃至計算機圖形處理等技術。
因問題的不同，CFD技術也會有所差別，如可壓縮氣體的亞音速流動、不可壓縮氣體的低速流動等。對於暖通空調領域內的流動問題，多為低速流動，流速在10m/s以下；流體溫度或密度變化不大，故可將其看作不可壓縮流動，不必考慮可壓縮流體高速流動下的激波等復雜現象。從此角度而言，此應用范圍內的CFD和數值傳熱學NHT(Numerical Heat Transfer)等同。另外，暖通空調領域內的流體流動多為湍流流動，這又給解決實際問題帶來很大的困難。由於湍流現象至今沒有完全得到解決，目前HVAC內的一些湍流現象主要依靠湍流半經驗理論來解決。
總體而言，CFD通常包含如下幾個主要環節：建立數學物理模型、數值演算法求解、結果可視化。 建立數學物理模型是對所研究的流動問題進行數學描述，對於暖通空調工程領域的流動問題而言，通常是不可壓流體的粘性流體流動的控制微分方程。另外，由於暖通空調領域的流體流動基本為湍流流動，所以要結合湍流模型才能構成對所關心問題的完整描述，便於數值求解。
如下式為粘性流體流動的通用控制微分方程，隨著其中的變數f的不同，如f代錶速度、焓以及湍流參數等物理量時，上式代表流體流動的動量守恆方程、能量守恆方程以及湍流動能和湍流動能耗散率方程。基於該方程，即可求解工程中關心的流場速度、溫度、濃度等物理量分布。 上述代數方程求解後的結果是離散後的各網格節點上的數值，這樣的結果不直觀，難以為一般工程人員或其他相關人員理解。因此將求解結果的速度場、溫度場或濃度場等表示出來就成了CFD技術應用的必要組成部分。通過計算機圖形學等技術，就可以將我們所求解的速度場和溫度場等形象、直觀地表示出來。如下圖2所示即為某會議室側送風時的速度場和溫度場。其中顏色的暖冷表示溫度高低，矢量箭頭的大小表示速度大小。
可見，通過可視化的後處理，可以將單調繁雜的數值求解結果形象直觀地表示出來，甚至便於非專業人士理解。如今，CFD的後處理不僅能顯示靜態的速度、溫度場圖片，而且能顯示流場的流線或跡線動畫，非常形象生動。

② CFD網格生成技術如何入門

強烈不推薦自己從頭寫網格生成程序。商業軟體之所以能拿出來賣錢就是因為它已經把解決方案做的比較完整了，而且結構網格生成已經非常成熟，基本沒有什麼演算法改進的餘地了。局部加密如果指的是生成網格時調節網格密度的話，Pointwise和ICEM CFD都有非常完整的支持；如果指的是根據流場自適應加密網格，那麼這件事情應該交給solver而不是網格生成程序。如果想要半自動生成網格， 至少ICEM CFD是支持使用腳本參數化生成網格的。至於網格生成效率，我只能說復雜外形生成結構化網格本身就是一件效率不高的事情，和你用什麼軟體無關。推薦的Gmsh的確是簡單網格生成的利器。用腳本生成網格非常快。但是輸出的網格似乎只支持以非結構網格的形式存儲，不知道答主使用的solver是否支持。如果想盡可能快地上手生成網格，推薦使用Pointwise。自底向上生成網格的思路和一般人的思維方式比較契合。對於一個CAE工程師，他的工作也就只能飛機，汽車，輪船，火箭等等中的一個對於一個干工程的CAE博士或者碩士，可能三到五年工作只能是其中的一個部件了你幾年可能就面對這一個部件，還要low到用四面體去劃分比如燃氣輪機流體工程師畢生面對的都是葉片，所以就有TUROGRID、AUTOGRID分葉片流場結構化網格模塊又如電子件傳熱工程師面對的是總是電子器件，就有ICEPAK這種能自動分結構網格的專業前處理軟體。

③ CFD網格並行分解方法基本介紹

做過一點點MPI並行和OPENMP並行。MPI並行的存儲方式為分布式存儲，也就是復制多份變數到各個進程中，各個進程中同名變數相對獨立。因此，需要MPI_SEND等函數來進行通訊，需要MPI_BARRIER等函數對各個進程進行進度調度。在MPI中，各個進程是相對獨立的。因此一般需要獨特的演算法對原演算法進行分解，像我以前做的，將計算域切塊，各個計算域獨立計算，僅僅在各個計算域的交界處進行一些處理。還有許多並行演算法等，這只是一種比較簡單的方法。OPENMP相對比較簡單。它的存儲方式是共享存儲。因此各個線程所涉及的變數是同一變數。這也是它需要注意的地方。一般而言OPENMP並沒有非常特殊的分解方法，往往僅僅是對循環進行分解即可。

④ cfd是什麼意思

1，CFD，英語全稱(Computational Fluid Dynamics），即計算流體動力學。CFD是近代流體力學，數值數學和計算機科學結合的產物，是一門具有強大生命力的交叉科學。

2，「中央大廚房」的英文縮寫為「Central Food Depot」，含義是集中式的食品補給中心，業態為實行「6-12」營業時間的熟食便利店。

3，CFD旱地冰球中心，英文名China Floorball Development （Center），簡稱CFD，CFD旱地冰球中心於2013年成立，隨後將旱地冰球項目推進到全國近80所高校，100多所中小學，社會俱樂部超過100家，培訓旱地冰球教練員600多名。

(4)cfd演算法課擴展閱讀：

CFD是計算流體力學（Computational Fluid Dynamics）的簡稱，是流體力學和計算機科學相互融合的一門新興交叉學科，它從計算方法出發，利用計算機快速的計算能力得到流體控制方程的近似解。

CFD興起於20世紀60年代，隨著90年代後計算機的迅猛發展，CFD得到了飛速發展，逐漸與實驗流體力學一起成為產品開發中的重要手段。

⑤ 關於CFD中的演算法問題

只有追蹤粒子這種情況 採用 拉格朗日法，動網格還是歐拉

⑥ 試著列舉計算流體力學cfd方法的優缺點

認識CFD的優勢要將其與純理論的流體力學和實驗的流體力學進行對比

CFD是虛擬的，節省了硬體開發時間，對一些大尺度模型（飛機、涵洞等）進行全尺度模擬相對便宜。純理論的流體力學基於有限的認識無法求解方程組，很少的能夠應用於工業上的解，而實驗往往昂貴耗時，難以獨立地考慮某個因素的影響，一般無法進行全尺寸試驗，不能完全模擬實際環境。上述缺陷CFD都可以克服。

但由於演算法的缺陷，對一些問題CFD處理仍有局限，湍流的高精度模擬一直是難以克服的難題，硬體限制進行高精度的DNS不很現實，且一些情況下網格無關性的驗證缺乏依據，還需要依靠實驗結果來證明。

希望對你有所幫助

⑦ 計算流體力學(CFD)的前景怎麼樣

先說我的總體看法吧，總的來說，這個方向還是不錯的，相對於大多數工科專業，算是中等偏上水準，基本不會愁找不到工作，但是也不是什麼發大財的專業。如果是認真的做了幾年，能了解物理過程，寫的一手程序，或者有自己開發的CFD代碼，這都是硬本領。如果所謂的做CFD只是用現成的商用軟體算一些花花綠綠的圖，那就另說了。具體的來說，從地域上，先說國內吧，國內做CFD的，碩士博士差不多的學校畢業的，還是有很多企業公司可以去的，主要是國企研究所之類的，汽輪機 航天航空發動機 汽車內燃機等等。外企的話像GE之類的在國內其實研發並不多。美國的話，幾家大的CFD軟體公司ansys，cd adapco， converge science，都還不錯。其他公司像GE的話這幾年效益有點不行，utc 普惠的話，沒有綠卡就別想了。ansys和GE都有一些名校情結，裡面gatech pure cornell畢業的比較多。 ansys fluent的技術頭頭graham goldin去年跳槽，去converge待了一年然後去了cd adapco。ansys產品多，名氣大，但是cd和converge現在都發展的很快。待遇的話，其實各家都差不多。像converge的fresh phd的起薪在8-9w刀一年。後面中期發展大概是十幾萬，在美國算中產小康水平。跟碼農這種本科碩士矽谷起薪10w刀沒法比，但是這些cfd公司所處的城市消費水平也沒加州那麼高，所以生活質量還是不錯的。行業也還算穩定。汽車行業也是CFD就業的一個方向，但是美國近些年汽車行業不太景氣，行業也不穩定，動不動就lay off。對於國際學生這種沒有綠卡的，工作機會就少了更多了。從方向上來說，計算流體力學裡面也有很多不同方向，有做純流體非反應流的，有做化學燃燒的反應流的，有做DNS的，有做LES，RANS的，有做計算演算法的，有做網格方法的，各個方向真的差別還挺大的。就像我開頭說的，如果是做演算法，經常寫一些大型程序，或者有自己開發的代碼的，幾年碩士或者博士下來，都能掌握一手硬本領，知曉物理概念，數學功底扎實，還會寫程序，以後工作前景應該是不錯的。如果所謂的做CFD只是用一些現成的商用軟體算一些花花綠綠的圖，那真的就另說了。CFD這個領域好好做，真的是能學到不少東西的，它結合了物理概念（流體 燃燒 等等），數學知識，計算機編程。所以我覺得這還是一個不錯的方向。

⑧ 可以用MATLAB做計算流體力學CFD的模擬嗎

Matlab主要優勢在於快速建立模型。我曾經用 C 寫過二維淺水方程求解器，計算效率確實高，但是測試起來就很痛苦了。有時候計算解產生了振盪，你不知道到底是模型的問題，還是程序的問題。這個時候Matlab的優勢就很明顯，互動式編程嘛，可以隨時檢查計算時中間變數，並且還有方便的繪圖工具。在互聯網技術中，可以分為前端與後端兩部分，所以我想或許數值模擬也可採用類似這種方法。模型的一部分主要負責計算，這部分採用 C、C++、Fortran 等靜態語言編寫，而建立模型與前後處理等部分則採用Matlab、Python、Julia 等互動式語言編寫，這樣既能提高模型的計算效率，又能提高模型的建立與測試速度。這只是我的一些設想，其實openFOAM、Nektar++、dell. II、還有hpGEM都是類似這種模式構建的（基本運算庫+求解器），但是除了openFOAM其他的模型似乎應用很少，我覺得還是不夠方便的原因。假如這些模型能夠和Matlab這種互動式語言結合，相信也會有更多的用戶願意採用。MATLAB的code一般是作為教學使用，主要演示CFD演算法，計算規模比較小，方程也比較簡單。實用的CFD求解器寫起來很麻煩的，題主目前的情況，想從頭寫MATLAB代碼模擬項目估計不大現實。做項目的話最好還是使用開源或商用的軟體，例如Fluent、CFX以及OpenFOAM等，這些軟體功能完善、上手也快，適合入門。既然Fluent安裝不上，如果會用Linux的話可以試一下OpenFOAM。OpenFOAM是開源軟體，有適合各類問題的solver，算例也很多，應該能找到跟項目有關的。工程任務，一般是三維問題，雷諾數也不會低。用matlab編程，不管求解RANS或者直接求解這強非線性的N-S方程，執行效率不高，計算量大，debug還是比較費事費時的；

⑨ 請問如何從零開始學習CFD

如果你覺得弄幾張花哨的流場圖，就叫CFD的話，你可以弄個ANSYS。
要想好好學習原理的話，先把FD搞明白，再搞CFD
我的入門書籍是 陶文銓 的 數值傳熱學， 以前聽過他的課，認真做了作業，後來發現書上介紹也就是冰山一角，還有很多方向都沒有介紹到，有很多的方向都可以深入研究。
在我看來沒有自己流體代碼的人都不叫會CFD，就像會用photoshop的人很多，但是大家都不自稱搞是圖像處理的，然而很多用CFD商業軟體的人都自稱是搞計算流體力學的。我覺得比較不恰當。所以平時沒事可以寫寫代碼，累積自己的代碼庫，同時也是學習的過程。