1.3 CFD軟件的構成

CFD軟件一般由前處理器、求解器、后處理器3部分組成。這三大模塊各有其獨特的作用。

1.3.1 前處理器

前處理器（preprocessor）用于完成前處理工作。前處理環節是向CFD軟件輸入所求問題的相關數據，該過程一般是借助與求解器相對應的對話框等圖形界面來完成的。流動問題的解是在單元內部的節點上定義的，解的精度由網格中單元的數量所決定。

一般來講，單元越多，尺寸越小，所得到的解的精度越高，但所需要的計算機內存資源及CPU時間也相應增加。

為了提高計算精度，在物理量梯度較大的區域，以及我們感興趣的區域，往往要加密計算網格。在前處理階段生成計算網格的關鍵是把握好計算精度與計算成本之間的平衡。在前處理階段需要用戶進行以下工作。

（1）定義所求問題的幾何計算域。

（2）將計算域劃分成多個互不重疊的子區域，形成由單元組成的網格。

（3）對所要研究的物理和化學現象進行抽象，選擇相應的控制方程。

（4）定義流體的屬性參數。

（5）為計算域邊界處的單元指定邊界條件。

（6）對于瞬態問題，指定初始條件。

1.3.2 求解器

求解器（solver）的核心是數值求解算法。常用的數值求解方案如1.2.6節所述。總體上講這些方法的求解過程大致相同，包括以下步驟。

（1）使用簡單函數近似待求的流動變量。

（2）將該近似關系代入連續性的控制方程中，形成離散方程組。

（3）求解代數方程組。

各種數值求解方案的主要差別在于流動變量被近似的方式及相應的離散化過程。

1.3.3 后處理器

后處理的目的是有效地觀察和分析流動計算結果。隨著計算機圖形處理功能的提高，目前的CFD軟件均配備了后處理器（postprocessor），它提供了較為完善的后處理功能，具體包括以下幾方面。

（1）計算域的幾何模型及網格顯示。

（2）矢量圖（如速度矢量線）。

（3）等值線圖。

（4）填充型的等值線圖（云圖）。

（5）XY散點圖。

（6）粒子軌跡圖。

（7）圖像處理功能（平移、縮放、旋轉等）。

借助后處理功能，可以動態模擬流動效果，直觀地了解CFD的計算結果。