2024年CFD基础科学问题研讨会暨国家数值风洞交流会

“数值风洞”已经被广泛应用于航空航天、交通运输、能源动力、桥梁建筑等领域，成为助推提高国家核心竞争力的重要手段。为促进我国数值风洞建设，推动计算流体力学（CFD）及相关学科研究、发展和应用，“CFD基础科学问题研讨会暨国家数值风洞2024交流会”拟定于10月25日至27日在上海召开。

会议主题

数行空天、风动未来

以下内容为GPT视角对CFD基础科学问题研讨会暨国家数值风洞交流会相关领域的研究解读，仅供参考：

CFD基础科学问题及数值风洞研究现状

一、CFD基础科学问题

CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是流体力学和计算机科学相互融合的一门新兴交叉学科，它通过计算机快速的计算能力来求解流体控制方程的近似解。CFD基础科学问题主要涉及以下几个方面：

流体动力学模型与算法：包括流体流动的数学模型建立、数值求解方法的选择与优化等。CFD模型数值求解基本思想是将原来空间与时间坐标中连续的物理量的场（如速度场、温度场、浓度场等），用一系列有限个离散点（称为节点）上的值的集合来代替，并通过一定的原则建立起这些离散点变量值之间关系的代数方程（称为离散方程），然后求解建立起来的代数方程以获得所求解变量的近似解。

流场模拟与预测：利用CFD技术模拟复杂流动现象，如湍流、多相流、化学反应流等，并预测其流动特性和性能参数。这对于航空航天、汽车工程、建筑风工程等领域具有重要意义。

流动控制与优化：通过CFD分析，优化流体流动路径、减少流动阻力、提高流动效率，从而实现对流动过程的控制和优化。

高精度与高效率计算：随着计算机技术的不断发展，CFD计算精度和效率不断提高，但仍需解决大规模复杂流动问题的高精度与高效率计算难题。

二、数值风洞研究现状

数值风洞是在计算机上进行风洞试验的虚拟环境，它利用CFD技术模拟真实风洞试验过程，具有模拟真实风环境、构建原型尺度计算模型、节省时间和费用等优势。当前数值风洞研究现状如下：

广泛应用：数值风洞已经被广泛应用于航空航天、交通运输、能源动力、桥梁建筑等领域，成为助推提高国家核心竞争力的重要手段。例如，在航空航天领域，数值风洞可用于飞行器设计、气动性能优化等方面；在汽车工程领域，可用于车辆气动性能优化、风噪控制等方面。

技术革新：随着计算机技术的迅速发展和CFD算法的不断优化，数值风洞的计算精度和效率不断提高。同时，数值风洞软件系统也更加成熟和完善，包括前置处理系统、流场求解器、CFD数据可视化系统、网络数据库系统等部分。

国际合作与交流：随着全球化的深入发展，数值风洞研究领域的国际合作与交流日益频繁。各国学者通过参加国际会议、发表论文、合作研究等方式分享研究成果和经验，推动数值风洞技术的不断进步和发展。

挑战与机遇并存：虽然数值风洞技术取得了显著进展，但仍面临一些挑战和机遇。例如，如何进一步提高计算精度和效率、如何解决大规模复杂流动问题的高精度与高效率计算难题等仍是当前研究的重点。同时，随着新能源、新材料等领域的快速发展，也为数值风洞技术的应用提供了更广阔的空间和机遇。

CFD基础科学问题及数值风洞研究可以应用在哪些行业或产业领域

航空航天工程：

飞行器设计与优化：CFD技术用于模拟空气动力学效应，如升力、阻力和失速等，以优化飞行器性能，如远程宽体客机、C919客机、高速公务机的气动数值优化设计。

气动弹性数值模拟：用于飞行器静、动气动弹性分析和型架外形设计，验证计算方法的正确性，并评估颤振边界等。

数字化飞行与控制律验证：基于CFD数值仿真进行飞行器的全包线飞行数值仿真，为控制律设计提供验证手段。

汽车工业：

车辆外形设计：通过CFD模拟车辆流场，减少气动阻力，提高燃油效率，降低排放和噪音。

散热系统分析：模拟发动机冷却系统的流动和传热，确保发动机在各种工况下都能有效散热。

底盘与悬挂系统分析：分析空气动力学对车辆操控性和稳定性的影响。

能源开发与利用：

风力发电：模拟风轮机的气动性能，优化叶片设计和风场布局。

太阳能：在太阳能集热器和光伏板设计中，模拟热流体或空气在设备中的流动和传热。

核能：模拟反应堆内的冷却剂流动和传热，确保核安全。

燃烧系统：模拟燃烧室内的流体流动和燃烧过程，优化燃烧效率。

建筑与城市规划：

建筑通风与空调系统设计：模拟室内外的气流和温度分布，优化建筑环境。

桥梁与隧道风工程：分析风对桥梁和隧道结构的影响，确保结构安全。

城市微气候研究：模拟城市中的气流和温度分布，为城市规划提供指导。

生物医学工程：

血液循环模拟：分析血液在血管中的流动，研究心血管疾病的发生机制。

人工器官与植入物设计：如心脏瓣膜、人工血管等，通过模拟流体流动来评估其性能。

药物输送系统：模拟药物在体内的传输和分布，优化药物释放策略。

环境保护与污染控制：

大气污染扩散模拟：预测污染物在大气中的传输和扩散路径，为环保政策制定提供依据。

水体流动与水质模拟：研究河流、湖泊和海洋中的水流和污染物扩散，评估水环境状况。

船舶与海洋工程：

船舶设计：模拟水流对船体的影响，优化船体形状和推进器设计，减少阻力和能耗。

海洋环境模拟：如海洋波浪、潮流和海洋结构物的受力情况，为海洋工程的设计和建设提供重要参考。

其他领域：

气候与气象研究：通过模拟大气和海洋的流动，理解气候变化的机理，预测极端天气事件。

体育领域：如运动器材设计，通过风洞实验室测试运动员的服装面料、头盔等，以优化设计和性能。

CFD基础科学问题及数值风洞领域有哪些知名研究机构或企业品牌

知名研究机构

中国空气动力研究与发展中心

作为中国专门研究空气动力学的机构，该中心拥有众多风洞设施，包括52座风洞，其中8座是世界级水平。它在CFD基础科学问题和数值风洞研究方面具有深厚积累，为我国航空航天、国防科技等领域的发展做出了重要贡献。

中国科学院力学研究所

作为中国科学院系统内的重要研究机构，力学研究所在CFD领域拥有强大的科研团队和先进的实验设备。该所在流体动力学、湍流理论、计算流体力学等方面取得了多项重要成果，为我国CFD技术的发展提供了重要支持。

北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室

该实验室是北京航空航天大学的重要科研平台，致力于流体力学领域的基础研究和技术创新。在CFD技术方面，该实验室具有深厚的学术积淀和丰富的科研成果，为我国航空航天、汽车工程等领域的发展提供了有力支撑。

清华大学航天航空学院

清华大学航天航空学院在CFD领域也具有较强的研究实力，拥有多个相关实验室和科研团队。该学院在流体动力学、热传递、燃烧等方面取得了多项创新性成果，为我国CFD技术的发展和应用做出了重要贡献。

知名企业品牌

ANSYS

作为全球领先的工程仿真软件开发商，ANSYS在CFD领域拥有强大的产品线和广泛的应用基础。其CFD软件产品如Fluent等，被广泛应用于航空航天、汽车工程、能源动力等领域，为用户提供高效、精确的流体动力学仿真解决方案。

Siemens Simcenter

西门子旗下的Simcenter品牌，在CFD技术方面也具有较高的知名度和市场份额。其CFD软件产品结合了先进的数值方法和高效的求解器，能够模拟复杂的流体流动现象，为用户提供可靠的仿真结果和优化建议。

CD-adapco（现已并入Siemens Simcenter）

CD-adapco曾是CFD领域的知名企业，以其强大的STAR-CCM+软件产品而著称。该软件在航空航天、汽车、能源等多个行业得到广泛应用，能够处理包括多相流、化学反应、传热等在内的复杂流体动力学问题。近年来，CD-adapco已并入Siemens Simcenter，继续为用户提供优质的CFD仿真解决方案。

国内CFD软件企业（如积鼎科技等）

近年来，国内也涌现出一批优秀的CFD软件企业，如积鼎科技等。这些企业在CFD基础科学问题和数值风洞研究方面进行了深入探索和实践，开发出了具有自主知识产权的CFD软件产品。这些产品不仅满足了国内市场的需求，还逐渐在国际市场上崭露头角。