1.2　计算流体力学的应用及前景分析

CFD以计算机模拟手段为基础，对涉及流体流动、热交换、分子输运等现象，都可以通过计算流体力学的方法进行分析和模拟。CFD不仅作为一种研究工具，而且还作为一种设计工具在流体机械、能源工程、汽车工程、船舶工程、航空航天、建筑工程、环境工程、食品工程等领域发挥作用，已覆盖了工程的或非工程的广大领域。CFD在环境工程领域的应用十分广泛，如在核电厂建设前期评价、规划环境影响评价、水利水电环境影响评价、风险物质环境风险评价等方面。

以前对这些问题的处理，主要借助于基本的理论分析和大量的物理模型实验，而现在大多采用CFD的方式加以分析和解决，CFD技术现已发展到完全可以分析三维黏性湍流及旋涡运动等复杂问题的程度。随着高性能计算（HPC）日新月异的发展，仿真技术即将面临革命性的范式转换。

CFD作为依托计算技术的学科，未来发展必定依赖于计算能力的发展。不夸张地说，现今和未来的CFD能力基本取决于计算能力，例如超算系统。虽然研究者们在做各种各样的尝试以使高性能计算（HPC）环境下的编程更为简便，但是笔者预计几乎不可能出现一种新的编程模式，可以使程序员完全脱离复杂的底层结构同时达到良好的性能表现。故而硬件的异质化趋势必将提高HPC环境下CFD的编程复杂度。这对于开发者的知识和能力结构提出了新的挑战。另外，虽然现在高精度CFD的开发和应用主力军在学术界（包括国家实验室），随着开发复杂程度的提升，以后有独立开发最前沿高性能CFD 软件的单位肯定会越来越少，CFD 代码开发人员和其他流体领域的研究者在知识能力结构上的差异会越来越大，因此跨学科合作越来越重要。此外，实验和模拟怎么更好地结合，模型怎样更好地验证，现在都有研究，但是真正在工程上应用需要很大的系统化建设，业界的接受能力也需要进一步提高。