CFD小白成神之路

一直都有朋友们在问“CFD到底该怎么样去学才能更好的应用于工程？”

对于这个问题，实际上并不太容易回答，因为每个人的具体情况不同，有人聪明有人笨，有人勤奋有人懒，所以很难找到一套普适性的方法适用于所有人。我这里提供的方法可能适用于大部分普通人，对于那些极聪明或极愚钝，极勤奋或极懒惰的人均不适用。

人的性格决定了其行事方式。CFD的学习过程也会受到个人性格影响。，在进行CFD学习之前，先审视一下自身：假如说明天要出远门旅游，你是先在家里把所有的行程细节都计划好再出门，还是先出门然后边走边计划呢？如果你是前者，那么本文后面所提的方法并不适合。

这是最初的阶段，当你对CFD一无所知的时候，你需要了解它。至少需要了解以下一些内容：

• CFD到底是什么？

• CFD是怎样工作的？核心原理是什么？

• CFD的优势和劣势在哪里？

• 如果要将CFD应用于工程，需要做哪些准备工作？

• 有哪些常用的CFD工具？

• 常用CFD工具各自的优缺点，如何选择取舍？

以上问题都可以通过网络搜索获取答案。学习CFD的一个重要的必备技能是利用搜索引擎，谷歌、百度等等。

要快速入门，必须通过大量的案例练习来熟悉软件。不要轻信网络上的那些所谓的先要掌握什么数学、力学、计算机程序、计算流体力学什么的，这些是给第一类人使用的。我们赶时间，没有功夫看那些。

建议：找一款EFD软件做练习，如FloEFD就是不错的选择，它能快速帮助你理清CFD的使用流程，而且其操作够简单。

案例练习很辛苦，通常对于没有任何基础的小白来讲，一个案例做一遍还不够，建议至少做三遍。案例从哪里来呢？主要来源是软件的帮助文档。一般成熟的CFD软件（如Fluent、CFX等）都会带有完善的帮助文档，反复练习帮助文档中的案例，一遍两遍三遍四遍……

做案例的时候，不要问为什么，在案例做完之后再来问为什么；做案例的时候，一定要从头做到尾，案例做一半等于是没做。

案例做完了，一定要总结，要总结这些内容：

• 这个案例的目的是要计算什么？

• 案例的真实物理场景与计算几何模型之间有哪些差异？为什么可以如此简化？这样简化有什么好处？

• 案例使用了哪些物理模型？案例进行了哪些简化？简化对于最终的结果会造成怎样的影响？

• 案例的后处理结果要如何才能反映到工程中？

• 案例的求解过程能否进行改进？精度还能否提高？求解效率能否提高？

以上的种种问题，对于当前阶段的人来讲，可能大部分都回答不出来，然而有必要朝着这方面去思考。否则的话，你无论做多少案例也不会有太大的长进。

经过大量案例练习之后，很多人已经能够熟练掌握软件操作。然而大部分人反映在练习了大量案例之后，遇到真正的工程问题仍然无所适从。其实出现这种状况的原因很简单，你欠缺一点理论基础。此阶段的基本特征：

• 熟练掌握CFD软件操作的基本流程，前处理、求解器、后处理……，然而遇到复杂的工程问题时，依然不知道如何简化，如何选择模型，如何提取数据

• 熟悉软件中怎么操作，却不清楚为什么要这么操作

• 某一种软件使用很熟练，换一种软件就茫然无措

出现以上症状，表示你需要补充一点必要的基础了。这些基础包括：

• 流体力学很重要。既然是从事流体力学计算，如果连最基本的流体力学原理都不知道的话，那就有点说不过去了。流体力学在CFD应用过程中的作用体现在两个阶段：前处理时的模型简化阶段，后处理时的数据应用阶段。这实际上是CFD应用的核心。

• 计算流体力学并没有想象中那么重要。虽然说CFD是叫计算流体力学，但是我们毕竟是应用而不是研究开发CFD。计算流体力学理论强烈建议看软件的理论文档。由于计算流体力学涉及的内容比较多，而且与实际工程或软件操作难以联系到一起，大部分人容易迷失在众多的理论推导中。实际上对于大多数应用CFD只为解决工程问题的人来说，花费大量时间去学习计算流体力学似乎不太划算，毕竟我们只是为了用软件去解决工程问题，而不是为了开发一款CFD软件，因此CFD理论方面的学习，建议看软件的理论文档，这样更容易和软件中的设置参数联系起来，更有利于软件应用。

• 英文、计算机、编程。这些辅助技能，有多少来多少，然而全都弱鸡关系也不太大。

补充了基础理论之后，此时在使用软件的过程中已不再像之前那么迷茫，软件中大部分的参数设置已经能够做到心中有数，对于计算结果的判断也有了自己的观点。然而此时要想进一步提高自己的CFD应用能力，还需要经过专项练习。

所谓的专项练习，即针对自己所从事的领域进行练习，了解自己的问题背后的物理背景，深入了解数学模型是如何从物理背景中抽象出来，了解这些数学模型又是如何经过数值离散变成代数方程，了解这些代数方程是如何求解的，最后还需要了解如何判断这些求解出来的结果精度。

可以按照CFD的应用领域将物理现象粗略的进行划分：

• 纯粹的流动问题

• 带传热的流动问题

• 多相流问题

• 组分扩散及化学反应问题

• 计算区域存在运动或变形的问题

• 多物理场耦合问题

进行专项练习有助于提高CFD的应用水平。

在进行大量的专项练习之后，应当能够对自己所从事的领域的CFD使用有非常深入的了解，此时可以尝试定制CFD软件，和开发自己的求解器。

目前商用软件为了保证其求解器的鲁棒性，常常采用比较保守及成熟的算法模型。这些求解算法虽然稳定性很好，然而往往牺牲了计算精度或求解效率。若自己有先进的模型算法，不妨尝试对软件进行二次开发，加入自己的算法。

有时为了提高工作效率，对商用软件进行二次封装，形成专业的分析模块，在工程中也是常有的事情。

关于CFD的学习过程，大致就写这么多吧，各位亲们不妨试试~~

2014年的时候写了一本书《ASNSY ICEM CFD工程实例详解》，至今仍然觉得此书名取得乱七八糟，文不对题。这明明是一本讲解ANSYS CFD的，并不单单只是ICEM CFD，第一次写书没经验，罢了。

今天编辑告诉我第二本书已经出来了，果不其然，可以在网上找得到了。这本书的名字取得还算凑合，至少没有跑题。

和第一本书不同，这本书主要描述ANSYS CFD（包含ICEM CFD、Fluent、CFD-POST等）使用过程中的疑难问题或小技巧，目标是提高软件的使用技能和效率。而第一本书主要是全面介绍ANSYS CFD解决工程问题的一般流程，强调基础应用。有兴趣的亲们可以去搜搜看。

实际上后续还有计划：下半年可能会有一本关于ANSYS CFD的实例集，明年可能会出来一本专门讲网格的和一本讲Fluent二次开发的书。

我的思路其实很简单，涵盖整个ANSYS CFD从入门到精通的整个过程：

• ANSYS CFD入门介绍。《ASNSY ICEM CFD工程实例详解》这本书里面算是比较广泛的介绍了ANSYS CFD的各模块应用。内容很宽很泛。

• ANSYS CFD提高。《ANSYS CFD疑难问题实例详解》，这本书是针对ANSYS CFD个模块软件使用过程中经常会碰到的问题的一个小总结。主要目的是为了提高软件的使用效率。

• 实例练习。后续即将出版的实例集，涵盖搜集的大量的CFD案例讲解及软件设置参数解释。

• 专项练习。目前只计划了一本网格专项，其他部分的专项练习受能力限制，可能近期内难以完成。所谓术业有专攻，对于其他领域的CFD计算，我了解得并不深入，怕误人子弟。

• 二次开发。目前只计算针对Fluent的二次开发，主要包括UDF及GUI开发。

CFD仿真之道

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