CFD工程师在"幕后"都做了些什么?

导读：带你了解当CFD工程师的工作流程。

首先就是验证运行，这部分实际上是一个比较，与实际项目无关系，将验证模拟与完全对应的实验数据进行比较，验证模拟的目的就是为了验证CFD软件的准确性。

完成了CFD模型的验证工作后，就可以进入实际项目，首先是几何准备，项目的甲方可能提供CAD文件或是图纸，但是这些是无法直接应用到CFD计算中，我们需要对其进行简化，3D建模，几何清理。这部分大约占据项目开发时间15%。

下一步进入CFD诊断运行，在这个环节中，建立模型，尝试不同的模型、边界等设置，确保模型的准确和可靠性。这部分占据开发时间45%。

最后才是到了实际项目的模拟，我们会在这里检查项目的运行，并最终生成报告。最后这一部分约占据总开发时间40%。

也许你会很那么实际项目运行时间才占据40%的总项目开发时间，但我们前60%并非毫无意义，前60%的开发是保证后60%开发结果的准确性。

我们的第一步是形成封闭的3D对象，这个过程中需要对几何做一定的简化，包括去除几何内部对流场没有影响的小部件、小洞等，这些小细节只会对CFD模拟带来额外的计算成本，因此在建模过程中可以将其简化。

给定的对象都是固体模型，但由于CFD模拟的是流体，是对固体模型周围或内部的流体进行模拟，我们不需要对全部流场进行分析，因此需要对流体域设置边界。

建立好几何，下一步就是网格划分。首先针对研究对象确定好基准的网格划分尺寸。然后对网格尺寸进行调整，在流体剧烈的地方加密网格，在流动平缓区域，稀疏网格，这样可以在保证计算精度的前提下，减小计算成本。同时也需要基本Y+值，对边界层网格进行设置。

采用方程来描述研究对象的物理过程，为了保证计算的稳定性。一般从最基本的流动方程开始着手，慢慢添加额外的方程去考虑传热、传质等其他物理过程，直到满足要求。

同时也会考虑流体特性，网格运动、稳态计算或非稳态计算、湍流模型、精度要求等。

我们开始第一步运行模拟，CFD诊断主要是为了检查计算收敛性、保证合理的运行时间等，同时残差也是用于检查计算的稳定性。CFD模拟运行得到只是数据包，里面有成千上万的数据，无法直接得到有用的结果，因此需要对其进行后处理，方便进一步确定检查可能出现的错误，比如采用Y+图。

通常需要在不同的网格设置下进行CFD诊断，完成网格独立性分析。这也说明了CFD计算精度与网格是息息相关。通过比较不同网格设置下的计算结果，选择最终模拟的网格尺寸大小。

进行完成CFD诊断后，就可以进入实际的项目模拟。在一个CFD项目模拟过程中至少了100种以上的设置。因此的运行过程中，出错的可能性比较大，因此需要预留足够的时间对CFD设置进行排错。

完成计算后，我们相当于得到一个数据库，需要根据需求，对数据进行输出、可视化，对出现的现象进行解释，研究其规律等，最后撰写报告，这份报告会包括很多可视化结果、机理解释、参数优化等，这也是CFD模拟的精髓。