CFD是計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics）的簡稱，是流體力學(xué)和計算機科學(xué)相互融合的一門新興交叉學(xué)科，它從計算方法出發(fā)，利用計算機快速的計算能力得到流體控制方程的近似解。CFD興起于20世紀60年代，隨著90年代后計算機的迅猛發(fā)展，CFD得到了飛速發(fā)展，逐漸與實驗流體力學(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)理論就能夠解決實際問題。
計算流體力學(xué)和相關(guān)的計算傳熱學(xué)，計算燃燒學(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、動量和自定義的標(biāo)量的微分方程組，求解結(jié)果能預(yù)報流動、傳熱、傳質(zhì)、燃燒等過程的細節(jié)，并成為過程裝置優(yōu)化和放大定量設(shè)計的有力工具。計算流體力學(xué)的基本特征是數(shù)值模擬和計算機實驗，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力學(xué)實驗設(shè)備，在科學(xué)研究和工程技術(shù)中產(chǎn)生巨大的影響。是目前國際上一個強有力的研究領(lǐng)域, 是進行傳熱、傳質(zhì)、動量傳遞及燃燒、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、汽車設(shè)計、生物醫(yī)學(xué)工業(yè)、化工處理工業(yè)、渦輪機設(shè)計、半導(dǎo)體設(shè)計、HVAC&R 等諸多工程領(lǐng)域,板翅式換熱器設(shè)計是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, 除了計算機硬件工業(yè)的發(fā)展給它提供了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)外, 還主要因為無論分析的方法或?qū)嶒灥姆椒ǘ加休^大的限制, 例如由于問題的復(fù)雜性, 既無法作分析解, 也因費用昂貴而無力進行實驗確定, 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。經(jīng)過一定考核的CFD軟件可以拓寬實驗研究的范圍, 減少成本昂貴的實驗工作量。在給定的參數(shù)下用計算機對現(xiàn)象進行一次數(shù)值模擬相當(dāng)于進行一次數(shù)值實驗, 歷史上也曾有過首先由CFD 數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象而后由實驗予以證實的例子。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、層流、紊流、不可壓縮和可壓縮流動、傳熱、化學(xué)反應(yīng)等等。對每一種物理問題的流動特點, 都有適合它的數(shù)值解法, 用戶可對顯式或隱式差分格式進行選擇, 以期在計算速度、穩(wěn)定性和精度等方面達到最佳。CFD軟件之間可以方便地進行數(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算機方法、編程、前后處理等方面投入的重復(fù)、低效的勞動, 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。
