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计算流体动力学

计算流体力学(CFD)是以计算机为工具,利用数值计算方法求解描述流体运动的控制方程,从而揭示流动机理和流动规律、研究其与其它介质相互作用的各种复杂问题的新兴交叉学科。

中国空气动力研究与发展中心CFD研究始于上世纪70年代。早期主要依靠工程计算方法评估简化外形的气动特性,80-90年代主要依靠线化方法及Euler方程求解;进入90年代中后期,随着计算机和CFD技术的发展,基于二阶精度格式的RANS方程求解方法广泛地应用于飞行器气动性能评估和气动外形设计之中,在航空航天飞行器设计中的使用深度和广度不断扩展,同时高阶精度计算软件也在逐渐由研究走向应用,并取得了重大突破。

30多年来,中心涌现出以张涵信院士为代表的一批国内外知名的CFD专家,先后构造了无波动无自由参数耗散格式(NND)、本质无波动无自由参数的高阶格式(ENN)、耗散守恒格式、线性/非线性加权紧致格式等在国际上有影响的计算方法,发展了多块结构网格、非结构网格、Cartesian网格、结构/非结构混合网格等复杂外形的静动态网格生成技术,研发了系列具有自主知识产权的CFD软件,装备了330万亿次/秒的高性能计算机系统涵盖了从水下到高高空的全空域、从低速到高超声速的全速域,并向与飞行力学、计算结构力学、电磁流体力学、气动声学、气动光学、飞行控制等多学科的耦合计算方向发展。目前,中心CFD研究与应用在我国各类航空航天飞行器气动特性的数值模拟、优化设计与性能评估中发挥了重要作用,为我国航空航天事业的发展做出了突出贡献,并在以高速列车等为代表的国民经济领域发挥了重要作用。

2030年,中心将建成“世界一流”的数值模拟系统,包含E级高性能计算机、系列化CFD软件、系列化多学科分析与设计软件以及完善的验证与确认体系,将在我国新一代航空航天飞行器设计以及国民经济发展中发挥更大的作用。

研究方向 

1、高精度计算方法及复杂流动机理

2、飞行器气动力计算与气动布局设计

3、高超声速气动力数值计算与应用

4气动热与热防护

5、气动物理理论与计算

6计算流体力学软件开发与测试

7、流场可视化技术与应用

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