CFD史话

来源 | STAR CCM Online

最近在喜马拉雅上听一些科技发展史，很是喜欢。通过它，既能了解一门科学的发展历程，感受那些波澜壮阔的历史瞬间，更重要的是能看到推动科技不断前行的一些大牛，以及他们的励志故事。芸芸众生中，正是这样一盏盏明灯引领着人们不断探索未知，于电闪雷鸣中拨开迷雾，为人们打开一扇又一扇科技之门。

CFD（Computational Fluid Dynamics）——计算流体力学，它是借助计算机，通过数值的方法来求解流体流动与传热等相关物理现象的一种分析方法。

作为一门学科，其实它的历史并不长，大约起源于二次世界大战前后，20世纪60年代后逐渐行程一门独立的学科。而第一套商业化的CFD软件——PHOENICS，则要到1980年才问世，至今不过区区40年不到。刚刚而立，还有很多不惑之处。但随着高性能计算的普及，它已经在工业界大展拳脚了。今天我就带大家从几个方面简单回顾CFD的发展史，算是抛砖引玉。

有人说，没有Spalding教授就没有今天的CFD，他是这门学科的奠基人，CFD届的泰山北斗。在帝国理工学院，他和他的计算流体力学组CFDU，在CFD 发展中做出了众多革命性供献：

除此之外，Spalding教授和他的课题组大力推广 CFD在工业工程的应用。几乎现在一些主流的商业化CFD软件都可将其起源追溯到由Spalding和他的团队在1965-1975所做的工作。第一套商业化的CFD软件——PHOENICS是由Spalding教授自己创立的CHAM公司研发的。1980年，Jim Swithenbank教授和他的团队在英国的Sheffield大学开发了FLUENT。英国原子能当局 (AEA) 开发供内部使用的通用CFD程序， FLOW3D，也就是后来的CFX。David Gosman教授在英国伦敦成立 Computational Dynamics (CD) 公司，并推出了STAR-CD软件，并在2006年开发了最新一代CFD软件——STAR-CCM+。而Gosman教授的学生HenryWeller，开发了世界上最大的CFD开源软件OpenFOAM。Spalding教授及其课题组就像一颗大树，枝繁叶茂，为CFD技术的发展提供养分，并结出了累累硕果。

Patankar教授是美籍印度学者（好像很多印度人在CAE软件公司任职CTO等高层职位，而大多中国人仅仅是一个码农），早在上世纪60年代初就跟随Spalding教授学习和研究数值传热和流体流动的计算方法。而《计算传热学和流体流动的数值计算》（Numerical Heat Transfer and Fluid Flow）这本书就是他多年教学和科研的结晶。

本书的特点可以归纳为两个字——简洁。这太不容易了，能把这样一门复杂学科以无法想象的一种最简单的方式讲述出来，绝对是大师之作。本书所用的大部分数学内容只限于简单代数。以方程的物理意义为出发点，而不只是以数学推演为基础。这样读者在学习数值方法的同时，可以加深对基本物理过程的认识和理解。这本书从一维的热传导开始，慢慢推进到对流与扩散，进而详细阐述了伟大的SIMPLE算法，娓娓道来，由浅入深。可以毫不夸张地说，读完本书，大部分人可以自己动手写一个简单的CFD Code。

1984年，这本书由张政教授翻译成中文版，科学出版社出版，国内读者得以有缘拜读大师杰作。记得我在上研究生期间跟随陶文铨教授学习CFD这门课程，同学们都去图书馆借阅这本书，但图书馆这本书的存量很少，很难借得上。当时我们班就有同学在借来后就手抄这本书。全书32开，200多页，如果要复印，那还是挺贵的，当时多数人都付不起。现在应该还是可以买到这本书，如果没有读过这本书，那建议还是去拜读一下。