CFD軟件

計算流體動力學(xué)（Computational Fluid Dynamicss, CFD）是控流體力學(xué)、計算數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，是傳熱、傳質(zhì)、動量傳遞、燃燒、多相流、化學(xué)反應(yīng)研究的核心技術(shù)。

流變學(xué)計算重要工具：CFD數(shù)值分析軟件（cfd流體分析軟件）

CFD軟件是以有限元原理（本文用“有限元”的廣義涵義來代表一大類數(shù)值計算方法，包括有限單元法、有限體積法、有限差分法等）為基礎(chǔ)的，因此其本質(zhì)還是求解偏微分方程；這一類軟件已經(jīng)是目前人類科學(xué)與工程研究的核心工具，廣泛應(yīng)用在幾乎一切科學(xué)及工程領(lǐng)域——

理解多物理場有限元原理：固體力學(xué) &傳熱學(xué) &流體力學(xué) &電磁學(xué)

Polyflow發(fā)展歷程

既然是“計算流體動力學(xué)”，那么，是否也包含非牛頓流體的計算呢？

當(dāng)然，雖然高分子領(lǐng)域的材料行為比較復(fù)雜，但是既然有需求，就一定有聰明的頭腦投入開發(fā)。

早期有一款著名的針對高分子加工的CFD軟件——Polyflow。一聽這個名字就知道它是專門研究高分子流變的，在1982年由比利時大學(xué)開發(fā)，具有強(qiáng)大的解決非牛頓流體和非線性問題的能力。

1997年，Polyflow被美國的Fluent公司收購，成為通用流體動力學(xué)軟件的一部分，其優(yōu)秀的前處理模塊Gambit也融入Fluent，成為核心的競爭力之一。

1999年，北京理工大學(xué)陳晉南老師率先引進(jìn)了Polyflow軟件，并建立了化工過程數(shù)值模擬實驗室。

2006年，有限元軟件ANSYS收購了Fluent，所以，我們今天看到的ANSYS，是包含了許多年、許多智慧頭腦的結(jié)晶。

流變學(xué)計算重要工具：CFD數(shù)值分析軟件（cfd流體分析軟件）

上面的歷程其實反映出有限元軟件的一個發(fā)展規(guī)律，即：專用領(lǐng)域CFD→通用CFD→通用有限元軟件

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高分子領(lǐng)域CFD軟件

除了上面講過的Polyflow(Fluent, ANSYS)以外，還有許多可以做高分子流變計算的軟件，比如PHOENICS（英）、GAUSSIAN（美）、MATERIALS STUDIO（美）、star-ccm （德）。

那么我們不禁要問了，怎么全是歐美的軟件，中國人沒有自己的商用高分子流變計算軟件么？

沒有。至少沒有可商用的。

原因很簡單，這種軟件看起來好像不難，但是需要多年的人才和技術(shù)積累，并且可能面臨著多年的大量的研發(fā)投入；也正因如此，才有了各種公司的并購，目的就是吸納別家公司積累多年的技術(shù)與人才。

有一個問題

做過有限元仿真的同學(xué)，尤其是研究過多物理場計算的同學(xué)，比如用過ANSYS，很可能會有一種感覺——“為什么同一個軟件內(nèi)部，不同的模塊之間差別那么大，數(shù)據(jù)的傳遞都非常困難呢？”

通過上面關(guān)于軟件并購歷程的分析，我們知道了，目前大型的商用有限元軟件，大都是收購產(chǎn)生的，這一定會導(dǎo)致整合的問題，畢竟不同公司的設(shè)計理念、操作流程極有可能都是不同的。

那么，有沒有什么軟件，能夠無縫地仿真多個物理場，而且界面統(tǒng)一，數(shù)據(jù)傳輸簡潔呢？

還真有一個，就是最近幾年強(qiáng)勢崛起的COMSOL，為多物理場仿真而生，所有的模塊都無縫整合在一個界面中，使用起來完全沒有區(qū)別，大大降低了對于多物理場仿真的學(xué)習(xí)時間。

流變學(xué)計算重要工具：CFD數(shù)值分析軟件（cfd流體分析軟件）

COMSOL用好了，真的是無所不能，感興趣的同學(xué)可參見專欄《解析前沿科技底層多物理場原理》，如：

理解多物理場前沿科技：雀巢美食里的甜蜜仿真

最后的話

10堂流變學(xué)的專欄至此就結(jié)束了，其實流變學(xué)的內(nèi)容比較龐雜，許多問題還有多種解釋的理論，甚至沒有比較好的理論；咱們用10課專欄，全面地、本質(zhì)地理解了流變學(xué)中的最核心的概念、原理和工具，相信對于大部分小伙伴來說，可以實現(xiàn)用最少的時間，掌握流變學(xué)的核心。