CFD基礎學習
前言：
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軟件通常指商業化的CFD程序，具有良好的人機交互界面，能夠使使用者無需精通CFD相關理論就能夠解決實際問題。CFD軟件的一般結構由前處理、求解器、後處理三部分組成。前處理、求解器及後處理三大模塊, 各有其獨特的作用, 分別表示如下:
目前比較主流的CFD軟件有：CFX、Fluent、Phoenics、Star-CD、comsol、star-ccm+、flow-3D、AUTODESK CFD（前身爲CFdesign）。其中CFX，Fluent，star-CD，comsol等爲通用求解器，能夠解決各類流體問題。後續我們會對Fluent軟件進行學習。
一、流體力學基礎
1、控制體
控制體是指流場中某一確定的空間區域，這個區域的周界稱爲控制面。控制體的形狀根據流動情況和邊界位置任意選定。當選定之後，控制體的形狀和位置相對於所選定的座標系來講是固定不變的，但它所包含的流體的量是時時刻刻改變的。如果這個座標系是固定的就稱爲固定控制體，如果座標系本身也在運動，則稱爲運動控制體。
關鍵特徵
a、空間的一個區域
b、該區域被控制面所包圍
c、其大小和形狀是任意的
d、適用於有限的和極小尺寸的區域
2、流體運動的基石----三大守恆方程
1、質量守恆方程（流入控制體質量等於流出控制體的質量）
2、動量守恆方程（牛頓運動定律）
3、能量守恆方程（熱力學第一定律）
3、座標系統
無論是控制體的確定，還是三大守恆方程的數值計算，前提都是要有一個統一的座標系統，在流體力學中有兩種座標系來描述基本守恆方程。
1、拉格朗日座標系
a、研究流體質點的運動
b、流體質點隨時間變化的空間位置和特徵
c、一般用於顆粒的空間運動軌跡的研究
2、歐拉座標系
a、研究流體流過的控制體（該控制體在空間位置上是相對固定的）
b、獨立 變量是空間位置座標（x,y,z）和時間（t）
二、CFD基礎
1、CFD模型數值求解基本思想
a、把原來空間與時間座標中連續的物理量的場（如速度場、溫度場、濃度場等），用一系列有限個離散點（稱爲節點，node）上的值的集合來代替；
b、通過一定的原則建立起這些離散點變量值之間關係的代數方程（稱爲離散方程，discretization equation）;
c、求解建立起來的代數方程以獲得所求解變量的近似解。
2、CFD模型數值求解方法
a、有限差分法（finite difference method，FDM）
b、有限體積法（FVM）
c、有限元法（FEM）
d、有限分析法（FAM）
三、流體力學基本概念
1、理想流體與粘性流體
粘性的定義：流體所具有的這種抵抗兩層流體間相對滑動速度的性質（更普遍的理解是流體所具有的抵抗變形的性質）
2、牛頓流體與非牛頓流體
區分標準是內摩擦剪應力（內摩擦力）與速度變化率是否爲線性，如果爲線性即μ爲常量則爲牛頓流體，否則爲非牛頓流體。內摩擦力與速度變化率公式如下：
3、可壓（縮）流體與不可壓（縮）流體
區分標準是流體的密度是否爲常數，若密度爲常數則爲不可壓流體（如水，油等），否則爲可壓流體
4、定常流動與非定常流動
區分標準是流體流動的物理量（如速度，壓力，溫度）是否隨時間的變化而變化，若物理量隨時間的變化而變化則爲非定常流動，否則爲定常流動
5、層流與湍流
層流指流體在流動中兩層間沒有相互混摻（一般是低速流體）；湍流是指流體不是處於分流的狀態而是相互混合（一般是高速流體）
四、Fluent軟件流體力學分析基本步驟
