CFD行业元老讲的故事

Flo-fluid

编译著：文章作者：Dr. David Tatchell.
Dr. David Tatchell, 是原Flomerics公司的创始人，首席技术官，在CFD行业40多年，是CFD行业的元老级人物。

对的地方对的时机分享我在CFD行业的40年……!

40年前，就是1969年秋，在伦敦帝国理工大学（Imperial College, London）机械工程学院，我被授予了三维边界层对流课题的博士学位，当时我师从Spalding教授，在其领导的传热科学习。这意味着，尽管我还只刚刚踏入这个行当，但我确已成为着力于研发新兴的三维边界层流动计算方法的研究员之一了！

即使在当时，我们也很明确，自己从事的是一项重大而又激动人心的事业 —— 研发出或许是世界上第一个实用的三维Navier-Stokes方程的数值求解方法。作为此工作的一部分，Suhas Patanker提出了SIMPLE （Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equation）算法。在此过程中，与此相关的工作以及湍流模型的开发也都在同时进行（压倒性的成绩就是开发出了今天我们看到的 k-epsilon两方程模型的基本形式），我认为，今天的CFD（自然，CFD是后来起的名）的绝大部分基础是40多年前在帝国理工学院完成的，这是毫不过分的。而我能成为贡献力量的一分子感觉太棒了。正如我所说的，在对的地方对的时机做了正确的事情！

我一直对于自己被描述为行业老手而稍微有点异议，因为据此，似乎相比其他任何特征，时间长短成为最重要的标杆！在美国，我了解到，年纪大的运动员被描述为“大师”，而不是我们在英国使用的“老手”，我无比地喜欢这个形容！

尽管如此，40年前当CFD在帝国理工学院诞生之日就是推动者之一的我，自有商业CFD开始就活跃其中的我（期间从CHAM，到Flomerics，到如今成为Mentor Graphics的一份子），不论我喜欢与否，都不得不接受诸如“CFD行业老兵”的描述，没有比此更为贴切的啦。看来，我的博客的恰当的主题应是 —— 一个行业老兵关于商业CFD行业的沉思 —— 一个机会让我思考这些年所学到的经验和教训，以及，从这样的立场去评价CFD行业的现状。

我希望，不论是和我一样的CFD玩家抑或任何对CFD行业从大学研究室到主流CAE/CAD/EDA行业的基本组成部分演变过程感兴趣的人，都喜欢阅读我的博客。在我一些想法和记忆消退之前，我能用这样的方式留住它们，与大家共享。

待续...

uesoft

帝国理工是非常牛，可CFD还是Fluent才是老大啊，OpenFOAM没法和Fluent竞争的。因为软件开发需要一群牛人，需要管理，而且要持续不断才行。美国人的管理是当之无愧的，英国人比较自由散漫一些

长歌－废墟

有他博客的地址吗？看看元老级人物的博客是会有很大好处的。

Flo-fluid

原帖由 长歌－废墟 于 2011-3-4 16:41 发表

                               
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有他博客的地址吗？看看元老级人物的博客是会有很大好处的。

原flomerics公司2008年加入到Mentor Graphics公司，他的博客在Mentor的英文官网上，
David 博士的blog:
http://blogs.mentor.com/davidtatchell/

除了David博士，还有很多做产品研发的Dr们，在这里发博，
http://www.mentor.com/products/mechanical/blog

[ 本帖最后由 Flo-fluid 于 2011-3-6 21:26 编辑 ]

Flo-fluid

本文只是要简短地回应John Parry近期的一篇博客，他在这篇文章中质疑了我对1960年代的记忆。

据说，生活在那个年代的每个人都记得当肯尼迪总统被刺时，自己当时在哪里干什么。长久以来，我一直有一段生动的回忆，记得自己从Beatles 演唱会（仅有的一次）回来，看到父母正在看关于肯尼迪总统遇刺的电视报道。多年后，我开始质疑这段回忆。也许我是把我青少年时期关于两个大事件的回忆混淆了成了一段，可能只是幻觉。后来我总结了这段公案——我的确去看了Beatles演唱会，我也的确在电视看到过关于肯尼迪总统遇刺的报道，但不是同一个夜晚发生的。

几年前，我读一本书（类似于了解Beatles的指南），上面列了Beatles的每一场演出。哎呀，真是，他们的确在1963年11月22日，肯尼迪总统遇刺那晚在Stockton-on-Tees 的Globe Theatre（就是我去看的地方）演出了。

所以我的记忆是正确的 —— 我的确是在同一晚看了Beatles的演出，也看了肯尼迪总统遇刺的报道。因此，明显我肯定记得1960年代的事情，至少，对于1963年初冬某个特殊的夜晚，我记忆如此深刻。

现记录如下，以兹证明。那晚Beatles 主要演奏了他们当时刚刚发行的第二张专辑 “With the Beatles”的歌曲。我当时倒不如买了这张专辑，因为虽然我的位置靠近舞台，可是整晚的演出都完全淹没在了姑娘们的尖叫声中。正如那些陈旧的黑白纪录片所记载的一样 —— 披头士狂热开始了，即使是在沉睡的Stockton-on-Tees！

译注：
本文作者：Dr. David Tatchel

文中提到的Dr. John Parry 的博客原文地址：http://blogs.mentor.com/johnparry/blog/2009/07/31/where-did-cfd-come-from/  

Dr. J的介绍：在英国伦敦工作，Mentor Graphics 公司Mechanical Analysis部门研发经理，1989年加入Mechanical Analysis部门（也就是原来的Flomerics公司），之后一直参与到Mechanical Analysis部门的产品研发工作中，同时在JEDEC工作委员会参与电子行业标准定制工作，发表百余篇技术论文。

Flo-fluid

在我的第一篇博客中，我承诺将描述我在CFD行业的40年历程。如何才能是最好的开始？

红心国王给白兔什么样的忠告呢：“从开始的地方开始吧，一直到末尾，然后停止（译著：《爱丽丝漫游奇境记》中白兔问国王应该如何开始阅读）。” 尽管国王的回答并不是特指博客内容，但是它似乎是个很好的提示。所以，我将从开始的地方开始…

必须承认，我得以进入流体力学界纯属偶然。获得理学士学位后，我原本打算在帝国理工学院润滑学（目前比较通用的名称是摩擦学）获取博士学位。在最后时刻我判断该系没有录取我，但是当时我没有开始找工作，而是绝望地奔走在帝国理工学院寻找其他攻读硕士学位的机会。我记得1968年夏，我在帝国理工学院的机械工程学院围着课程安排的老师以及课题研究的督导们了解情况，他们中，就有Brian Launder，当时他是负责传热系硕士课程的初级讲师。我被他的热情所打动（可见他成功地向我推销了该学科！），于是注册了他的课程，并被承诺以后很有可能获得攻读博士学位的机会。

当时Spalding领导的传热系刚刚在CFD领域起步。Suhas Patankar具有开拓性的博士研究课题（与Spalding教授一同完成)在1965年结束，完成了二维边界层的求解方法, 现名为GENMIX, 这些年一直被广泛应用。大概在1968年，Akshai Runchal 和Mika Wolfstein 主导的博士课题，关于椭圆形循环流动的二维求解方法也已完成（参考文献：1969年， 伦敦，Gosman, Pun, Runchal, Spalding & Wolfstein共同发表的循环流动中的热量与质量传递）。我的CFD入门就是从使用这个软件开始的，为我的硕士项目“热虹吸管轴对称层流的流动和传热”。

之后，SRC出资组建了一个研究组，研究三维抛物型边界层流动的数值求解方法 —— 这是HTS（帝国理工学院传热系）第一次涉足三维流体力学领域 （也应该是所有人首次参与到这个领域）。这个项目开始于1969年。最初的团队成员包括Spalding教授，David Gosman (当时新上任的讲师，我博士课题导师)，Larry Caretto(我认为，当时他从教于Berkeley Univeristy，正在休假)，Bob Curr（HTS的一位研究人员），Devraj Sharma （PhD在读学生）和我。

与其它研究项目一样，我们从文献调查开始。然而大部分现成的先期工作却不是在HTS完成的，而是由在Los Alamos的Francis Harlow团队完成的，他们研发出了二维瞬态流动求解方法。我记得自己狠学了Harlow和 Welch发表的关于任意表面二维瞬态流动的论文。

与HTS的先期工作不一样，Harlow的求解方法直接求解的是压力以及速度等原始变量。相反，HTS的二维椭圆求解方法，求解的是流函数和旋涡状态（由此可推断压力和速度）等衍生变量。该方法的优点在于，避免了求解原始变量时压力和速度的耦合问题，缺点在于它很难扩展到三维流动。所以，处理我们的三维抛物型流动的研究工作，我们决定像Harlow的团队那样，直接求解压力和速度。

我忘记了研究组里面的具体工作——但是我非常幸运，我研究出了第一个软件，并将之应用到一个简单的三维抛物型流动中 ——一个矩形通道的入口区。马上我就遇到了后来历代CFD使用者都熟悉的问题。最初，自然而然地，我们使用了目前称之为同位网格的技术，即压力和速度在同一位置求解。使用它似乎是显然的，因为它是HTS已经完成的求解方法。有趣的是，尽管Harlow 和 Welch使用的是交错网格，我们在最初却没有想明白为什么他们使用这一技术！

我第一次求解时，马上遇到了经典问题“非耦合压力场”(有时候也被描述为“压力振荡”)。我们考虑到，中间差分方法可以求解动量方程中不可压流的压力，有限体积方程可以满足多个（二维情况下，4个）耦合压力场的求解。我推荐使用交错网格，速度在压力节点中间位置求解（与Harlow 和 Welch的技术相同）。自此，HTS的计算工作都使用该技术，几乎所有 CFD领域的工作都使用这一技术，直到上世纪80年代早期，Rhie 和 Chow提出了“非耦合压力场”问题的求解后，情况才有改变。

在1970左右的时间，Suhas Patenkar结束在IIT Kanpur的短暂工作，回到HTS，加入到我们的研究组。CFD历史将要书写开来！

待续…

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panzpyuan

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