CFD之刀

出处或作者：《庄子》 
　　庖丁为文惠君解牛。手之所触，肩之所倚，足之所履，膝之所踦，砉（huā）然向然，奏刀騞（huō）然，莫不中音：合于《桑林》之舞，乃中《经首》之会。
　　文惠君曰：“嘻，善哉！技盖至此乎？”
　　庖丁释刀对曰：“臣之所好者，道也；进乎技矣。始臣之解牛之时，所见无非牛者；三年之后，未尝见全牛也。方今之时，臣以神遇而不以目视，官知目而神欲行。依乎天理，批大卻（què），导大窾（kuǎn），因其固然，技经肯綮（ qìng）之未尝，而况大軱（gū）乎！良庖岁更刀，割也；族庖月更刀，折也。今臣之刀十九年矣，所解数千牛矣，而刀刃若新发于硎（xíng）。彼节者有间，而刀刃者无厚；以无厚入有间，恢恢乎其于游刃必有余地矣！是以十九年而刀刃若新发于硎。虽然，每至于族，吾见其难为，怵然为戒，视为止，行为迟。动刀甚微，謋（huò）然已解，如土委地。提刀而立，为之四顾，为之踌躇满志；善刀而藏之。”

　　文惠君曰：“善哉！吾闻庖丁之言，得养生焉。”

自然科学或者社会科学，在经过实践的数据积累与抽象之后，形成了以数学语言描述的“定理，定律，假说，猜想”。我们不妨称这些不同层面的抽象为“规律”。

“规律”就如牛的构造，在解开之前我们都无法“看见”。在数学上，我们可以等价的来看待：

规律 = 数学方程

而仿真，就是在计算机中求解数学方程的过程。 这个方程，包括力学体系的偏微分方程（振动，传热，流体，固体，化学反应等），优化体系的变分关系（规划问题，大数据分析等）。

自17世纪以来，从法、英开始，整个欧洲逐步奠定了实验流体力学的基础理论并逐步走向了理论流体力学。随着工业的发展，从理论向实践的指导作用变得越来越困难，这是由于随着流体应用场景的逐步复杂，对偏微分方程求解的已经变得不可能。

实际上，目前人类能通过手工计算的流体力学还只限制在一维的近似情况下，或者可以转化为一维的情况。

但是，伴随着高速计算机的发展，流体力学的研究和应用方法发生了巨大变革，产生了第三种方法——计算流体力学(CFD)。

计算流体力学本质上替代的是理论流体力学的作用，是理论向实践的反馈作用。

也即：当我们通过大量把不同的“食物”抛给了“猴子”的实验，做了记录，并邀请数学家建立了一个模型，这个模型描述了“猴子”在遇到不同食物时的表情。这个模型在已有的食物的验证中，都被证明是正确的，但是我们却没有什么好的办法，知道突然来了个什么其他的天外的食物，抛给猴子后的反应。因为这个模型的求解本身很困难。

而CFD（计算流体力学）就承担了这个求解的责任。

同样以庖丁解牛来对比，当我们通过解剖了大量的牛，做了记录，并邀请了数学家建立了模型，这个模型描述了牛的结构构造。并且已经被证明是正确的。那么我们如何很方便的让这个模型告诉我，我用不同的角度解剖牛会有什么情况发生？

我们把庖丁解牛这件事，分成了三个组成部分。

庖丁  → 数据和经验

牛      →    客观实际

刀      →   工具（是应对客观实际的工具）

在仿真领域，目前有两类公司：

1、屠宰场，专门用刀解牛。例如各种CAE技术咨询服务公司；

2、刀具厂，专门提供刀具。如各专业仿真软件提供商。

而，我们，是专卖各种“庖丁刀”。

让您轻松提“刀”而立，为之四顾，为之踌躇满志。