1.2　計(jì)算流體力學(xué)的應(yīng)用及前景分析

CFD以計(jì)算機(jī)模擬手段為基礎(chǔ)，對(duì)涉及流體流動(dòng)、熱交換、分子輸運(yùn)等現(xiàn)象，都可以通過計(jì)算流體力學(xué)的方法進(jìn)行分析和模擬。CFD不僅作為一種研究工具，而且還作為一種設(shè)計(jì)工具在流體機(jī)械、能源工程、汽車工程、船舶工程、航空航天、建筑工程、環(huán)境工程、食品工程等領(lǐng)域發(fā)揮作用，已覆蓋了工程的或非工程的廣大領(lǐng)域。CFD在環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，如在核電廠建設(shè)前期評(píng)價(jià)、規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)、水利水電環(huán)境影響評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等方面。

以前對(duì)這些問題的處理，主要借助于基本的理論分析和大量的物理模型實(shí)驗(yàn)，而現(xiàn)在大多采用CFD的方式加以分析和解決，CFD技術(shù)現(xiàn)已發(fā)展到完全可以分析三維黏性湍流及旋渦運(yùn)動(dòng)等復(fù)雜問題的程度。隨著高性能計(jì)算（HPC）日新月異的發(fā)展，仿真技術(shù)即將面臨革命性的范式轉(zhuǎn)換。

CFD作為依托計(jì)算技術(shù)的學(xué)科，未來發(fā)展必定依賴于計(jì)算能力的發(fā)展。不夸張地說，現(xiàn)今和未來的CFD能力基本取決于計(jì)算能力，例如超算系統(tǒng)。雖然研究者們?cè)谧龈鞣N各樣的嘗試以使高性能計(jì)算（HPC）環(huán)境下的編程更為簡(jiǎn)便，但是筆者預(yù)計(jì)幾乎不可能出現(xiàn)一種新的編程模式，可以使程序員完全脫離復(fù)雜的底層結(jié)構(gòu)同時(shí)達(dá)到良好的性能表現(xiàn)。故而硬件的異質(zhì)化趨勢(shì)必將提高HPC環(huán)境下CFD的編程復(fù)雜度。這對(duì)于開發(fā)者的知識(shí)和能力結(jié)構(gòu)提出了新的挑戰(zhàn)。另外，雖然現(xiàn)在高精度CFD的開發(fā)和應(yīng)用主力軍在學(xué)術(shù)界（包括國家實(shí)驗(yàn)室），隨著開發(fā)復(fù)雜程度的提升，以后有獨(dú)立開發(fā)最前沿高性能CFD 軟件的單位肯定會(huì)越來越少，CFD 代碼開發(fā)人員和其他流體領(lǐng)域的研究者在知識(shí)能力結(jié)構(gòu)上的差異會(huì)越來越大，因此跨學(xué)科合作越來越重要。此外，實(shí)驗(yàn)和模擬怎么更好地結(jié)合，模型怎樣更好地驗(yàn)證，現(xiàn)在都有研究，但是真正在工程上應(yīng)用需要很大的系統(tǒng)化建設(shè)，業(yè)界的接受能力也需要進(jìn)一步提高。