如果想自己能推流体控制方程的话,三大物理守恒,一点点材力的概念,一点点张量分析,微元法(不用严格数学分析),知道Green-Stokes公式,就可以建立方程组。矩阵特征分解,变数替换就可以转换不同形式。理论上需要些,双曲方程基本性质,推导不稳定性什么的需要偏微分方程操作知识。具体对NS方程的话,了解一下弱解,Rankine-Hugoniot间断条件什么的概念就行 。常见边界条件好理解,复杂边界是研究课题之一。

有限差分法,原理(关键是收敛性稳定性截断误差之类)多变数泰勒展开,傅里叶分析和线性代数。(本质就是数值分析)NS方程的特殊操作,比如压力矫正格式,速度矫正格式,各种压缩投影云云,还是本质上数值分析。

有限体积法,原理其实挺直观的,操作上比差分法多了重构,所以要会数值插值数值积分,以及各种操作复杂度精度大致要有数。TVD,流量限制,通量限制什么的,主要是比较繁琐,公式太长,有耐心理解就行。近似Riemann求解器,推导各种格式,比如Roe,HLLC等,需要熟练的线性代数证明和推导。

数值矩阵求解,简单操作可以用自带的求解器或者包,矩阵大的话还需要会些迭代技巧,有些迭代法比如分而治之法还需要并行,理解原理的话大部分都在数值代数里。

非传统方法更麻烦,间断伽辽金有限元法,不谈理论,操作上需要能量变分有限元那一套,理论上更是麻烦需要高级的泛函分析知识(索伯列夫空间、BB定理等)

格子玻尔兹曼机,谱方法伪谱方法要简单一些,只不过局限很大。

网格的话,复变函数茹科夫斯基变换那套基本的要会,结构网路没什么难的。非结构网格的话有一套理论 ,自适应网格有一套理论。

具体实际问题中,一种是加入其他物理(比如范德华力,电磁力,辐射输运等),一种是将物理现象转化成次网格参数。具体问题都已经脱离基础CFD的范畴了。


数学:高等数学,线性代数,数值分析(高等数值分析),偏微分方程(高等偏微分方程),张量分析(一般曲线坐标系,和二阶对称张量部分)

流体:流体力学,计算流体力学(高等计算流体力学)


理论上需要很多,高等数学,数学物理方法,线性代数。其实并不需要,自带模型,计算过程计算机解决


CFD到一定段位之后,个人感觉对数学知识的要求甚至高于对流体力学本身的要求。我段位很低,但经常用到的数学知识(课程)包括但不限于:

三角几何,统计学,线性代数,高数,数值分析,微积分,偏微分方程,张量分析。。。

有的知识领域有重合。


别的我不多说,把数值分析这门课学扎实,肯定非常值得。


只针对CFD的话,最重要的应该是高等数学和复变函数,流体力学计算当中高数用的最多,虽然CFD并不是解析法求解,但建立数学模型时肯定需要进行式子变换、推导之类的,并且最起码理解公式的意义才能去解决问题。CFD学习差分法时需要一点线性代数。有限元不需要多复杂的数学知识而是思路,基础还是很重要的,所有数学课都该好好学


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