流体力学原理
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流体力学原理是研究流体运动规律的学科体系,其核心应用领域为计算流体力学(CFD),通过数值方法求解流体控制方程获取流动信息及伴生物理量。CFD研究框架包含计算硬件、网格技术(特别需应对流域和非一致结构化边界的几何复杂性挑战)、数值方法、流动机理、流动显示和应用(简称"5M+1A"),我国在物理建模、网格技术、工业软件等方面仍需突破 。人工智能技术如物理信息神经网络(PINNs)通过复合损失函数求解流体问题,在低雷诺数流场模拟中展现出显著效率提升 。
中国自20世纪70年代起开展CFD研究,经历了工程计算、线化方程求解及基于RANS方程的二阶精度格式等阶段。开发了NND、ENN等高精度数值格式及结构/非结构混合网格生成技术,形成了自主CFD软件并应用于航空航天飞行器设计 。《计算流体力学2035愿景》提出的发展目标包括全尺寸飞行器高精度模拟、多物理场耦合设计及国产软件覆盖国外同类产品,当前重点发展高阶精度算法、智能网格生成及多学科优化设计 。
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