計算流體動力學

計算流體力學(CFD)是以計算機為工具,利用數值計算方法求解描述流體運動的控制方程,從而揭示流動機理和流動規律、研究其與其它介質相互作用的各種複雜問題的新興交叉學科。

中國空氣動力研究與發展中心CFD研究始于上世紀70年代。早期主要依靠工程計算方法評估簡化外形的氣動特性,80-90年代主要依靠線化方法及Euler方程求解;進入90年代中後期,随着計算機和CFD技術的發展,基于二階精度格式的RANS方程求解方法廣泛地應用于飛行器氣動性能評估和氣動外形設計之中,在航空航天飛行器設計中的使用深度和廣度不斷擴展,同時高階精度計算軟件也在逐漸由研究走向應用,并取得了重大突破。

30多年來,中心湧現出以張涵信院士為代表的一批國内外知名的CFD專家,先後構造了無波動無自由參數耗散格式(NND)、本質無波動無自由參數的高階格式(ENN)、耗散守恒格式、線性/非線性加權緊緻格式等在國際上有影響的計算方法,發展了多塊結構網格、非結構網格、Cartesian網格、結構/非結構混合網格等複雜外形的靜動态網格生成技術,研發了系列具有自主知識産權的CFD軟件,裝備了330萬億次/秒的高性能計算機系統涵蓋了從水下到高高空的全空域、從低速到高超聲速的全速域,并向與飛行力學、計算結構力學、電磁流體力學、氣動聲學、氣動光學、飛行控制等多學科的耦合計算方向發展。目前,中心CFD研究與應用在我國各類航空航天飛行器氣動特性的數值模拟、優化設計與性能評估中發揮了重要作用,為我國航空航天事業的發展做出了突出貢獻,并在以高速列車等為代表的國民經濟領域發揮了重要作用。

2030年,中心将建成“世界一流”的數值模拟系統,包含E級高性能計算機、系列化CFD軟件、系列化多學科分析與設計軟件以及完善的驗證與确認體系,将在我國新一代航空航天飛行器設計以及國民經濟發展中發揮更大的作用。

研究方向 

1、高精度計算方法及複雜流動機理

2、飛行器氣動力計算與氣動布局設計

3、高超聲速氣動力數值計算與應用

4氣動熱與熱防護

5、氣動物理理論與計算

6計算流體力學軟件開發與測試

7、流場可視化技術與應用