CFD是計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics）的簡(jiǎn)稱，是流體力學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)相互融合的一門新興交叉學(xué)科，它從計(jì)算方法出發(fā)，利用計(jì)算機(jī)快速的計(jì)算能力得到流體控制方程的近似解。CFD興起于20世紀(jì)60年代，隨著90年代后計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展，CFD得到了飛速發(fā)展，逐漸與實(shí)驗(yàn)流體力學(xué)一起成為產(chǎn)品開發(fā)中的重要手段。
CFD軟件通常指商業(yè)化的CFD程序，具有良好的人機(jī)交互界面，能夠使使用者無需精通CFD相關(guān)理論就能夠解決實(shí)際問題。
計(jì)算流體力學(xué)和相關(guān)的計(jì)算傳熱學(xué)，計(jì)算燃燒學(xué)的原理是用數(shù)值方法求解非線性聯(lián)立的質(zhì)量、能量、組分、動(dòng)量和自定義的標(biāo)量的微分方程組，求解結(jié)果能預(yù)報(bào)流動(dòng)、傳熱、傳質(zhì)、燃燒等過程的細(xì)節(jié)，并成為過程裝置優(yōu)化和放大定量設(shè)計(jì)的有力工具。計(jì)算流體力學(xué)的基本特征是數(shù)值模擬和計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)，它從基本物理定理出發(fā)，在很大程度上替代了耗資巨大的流體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在科學(xué)研究和工程技術(shù)中產(chǎn)生巨大的影響。是目前國際上一個(gè)強(qiáng)有力的研究領(lǐng)域, 是進(jìn)行傳熱、傳質(zhì)、動(dòng)量傳遞及燃燒、多相流和化學(xué)反應(yīng)研究的核心和重要技術(shù), 廣泛應(yīng)用于航天設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)、生物醫(yī)學(xué)工業(yè)、化工處理工業(yè)、渦輪機(jī)設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體設(shè)計(jì)、HVAC&R 等諸多工程領(lǐng)域,板翅式換熱器設(shè)計(jì)是CFD 技術(shù)應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。
CFD 在最近20年中得到飛速的發(fā)展, 除了計(jì)算機(jī)硬件工業(yè)的發(fā)展給它提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)外, 還主要因?yàn)闊o論分析的方法或?qū)嶒?yàn)的方法都有較大的限制, 例如由于問題的復(fù)雜性, 既無法作分析解, 也因費(fèi)用昂貴而無力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確定, 而CFD 的方法正具有成本低和能模擬較復(fù)雜或較理想的過程等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過一定考核的CFD軟件可以拓寬實(shí)驗(yàn)研究的范圍, 減少成本昂貴的實(shí)驗(yàn)工作量。在給定的參數(shù)下用計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行一次數(shù)值模擬相當(dāng)于進(jìn)行一次數(shù)值實(shí)驗(yàn), 歷史上也曾有過首先由CFD 數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象而后由實(shí)驗(yàn)予以證實(shí)的例子。CFD軟件一般都能推出多種優(yōu)化的物理模型，如定常和非定常流動(dòng)、層流、紊流、不可壓縮和可壓縮流動(dòng)、傳熱、化學(xué)反應(yīng)等等。對(duì)每一種物理問題的流動(dòng)特點(diǎn), 都有適合它的數(shù)值解法, 用戶可對(duì)顯式或隱式差分格式進(jìn)行選擇, 以期在計(jì)算速度、穩(wěn)定性和精度等方面達(dá)到最佳。CFD軟件之間可以方便地進(jìn)行數(shù)值交換, 并采用統(tǒng)一的前、后處理工具, 這就省卻了科研工作者在計(jì)算機(jī)方法、編程、前后處理等方面投入的重復(fù)、低效的勞動(dòng), 而可以將主要精力和智慧用于物理問題本身的探索上。
CFD軟件的一般結(jié)構(gòu)由前處理、求解器、后處理三部分組成。
