[原创]计算流体力学没了实验算什么？（一点思考）

haidaicai

我有个问题，可能肤浅了一点。从一些途径上得知在一般的学术杂志上，计算结果若不和实验结果相比较，人家是不会承认你的计算结果的，也就是说，空口无凭。不过，我们这些搞工程的知道的。之所以让我们搞计算是因为有的课题在实验上是根本做不起来的，或者实际的工况太多，根本无法一一实验。这就存在这无实验数据验证的问题。这对于我们这些搞工程的人是个大问题（大家都应该有文章的问题吧）。我想把这个问题提出来，有个初步的设想，就是能否搞一个工程上具有代表性的实验数据库或者算例库，这样可以作为判断自己计算程序等好坏依据。

zhoutgz

这虽然是个简单的问题，但可以说出一篇文章来。我来提出以下几种情况，供大家讨论。
1）在科学上并非任何事物都可以进行实验，有些项目是依靠理论推理说明其正确性的。例如霍金对太阳的诞生史进行了计算机模拟，被认为是对的。可是谁又能通过试验来证明它是正确的呢？只有依靠理论来推理了。
2）在流体上的计算，由于直接对复杂边界条件下N-S方程求解的困难，于是有了数值模拟法进行计算，当然别人就会问是否与真实相符。对于重要的工程必须进行实验。例如：核爆炸，必须进行试验，然后转入模拟。提前拥有核能力的国家已经完成了试验数据的采集和模拟阶段工作，于是提出禁止核武器试验，对人类有害等等。
   海洋波的模拟，不能仅靠计算机模拟，日本花巨资建立了庞大的试验室。
3）对于我们小产品当然需要进行试验验证了，仅靠计算机计算是不能被认可的。如果片面地认为计算很可靠，例如设计一架航天飞机，不经过试验，恐怕没有人敢上天。
只有在成熟的理论下且与实际过程吻合的很好的条件下，这样的计算才能为别人接受。

Klarkezhu

我的一些想法是，现在的数值计算对于较为简单的问题，计算的精度和试验是非常接近的，而对于较为复杂的问题，现在的计算在精度上和试验还有较大的差距，不过这种差距有些是在工程允许的范围之内的，有些是要追究到流体力学的根本问题，即湍流问题的解决！当然最起码的是其基本趋势应该不会有什么问题，而这对于无法做试验的时候，也是非常难得的，那就先定性分析再说吧！

zwp

fluent 等软件计算复杂问题误差较大,而现有的实验条件又不成熟,所以工程上经常用一些不是很准确(但工程允许)的计算结果,甚至用模糊处理,混沌理论处理.至于湍流,解析解,我和工程热物理研究所的蔡院士交流过,他说有无限多个解,无通解,封闭解的是边界条件.近来文献表明,N-S方程本身也只适用于宏观唯相

粥金米

我觉得任何模拟的结果都不可能和实际完全相符的,
都有误差存在
只要计算的误差不影响工程应用就可以
该方法就可以被采用
说白了做工程还要考虑时间和金钱的

sofinelove

计算结果的不准确性，不光是由于本身控制方程的局限性造成的,对于大多数情况下是由于对具体复杂对象的数学模型化上水平不高。

Klarkezhu

下面引用由sofinelove在 2004/12/09 10:59am 发表的内容：
计算结果的不准确性，不光是由于本身控制方程的局限性造成的,对于大多数情况下是由于对具体复杂对象的数学模型化上水平不高。

深有同感！！

周华

试验和计算的相互验证是流体力学中比较流行的方法。在流体力学的发展初期，因为计算手段还很弱，无法计算真实产品设计中的流动问题，所以当时是以试验为主的。不过因为试验的成本高周期长，现在CFD技术也基本上达到实用阶段了，所以CFD做的工作就大大增加了，在工程设计工作中，试验已经变成一种主要的验证手段。过去设计一个产品，比如飞机，可能要对各种飞行姿态、飞行速度的气动性能进行大量的风洞试验，最后还要进行飞行试验（试飞）。现在则是大量的工作由计算完成，仅用风洞对典型姿态做验证性试验，这样设计成本就会大大减小，设计周期也大大缩短。产品的交付就会更快。楼上有人说到航天飞机，实际上航天飞机最初的几次飞行就是在试飞。现在很多汽车厂已经不用模型吹风的方式研究汽车的气动性能，而是完全使用软件计算来完成这项工作。因此软件的普及使用在工程设计领域中应该是个趋势。
楼主建议的建设一个标准模型库的想法非常好，如果能建成肯定对CFD的发展产生重大推进作用。类似的数据库在风洞试验中早以存在，实际上就是我们常说的所谓“标模试验”。这种试验用标准模型进行，主要目的是用于校核风洞的试验能力，其结果是已知的，只是用新的数据与原有数据做个对比而已。CFD中也有类似的一些问题是供大家校核算法的，比如一维激波管问题，现在基本上所有高分辨率格式都要算算激波管。另外比如圆柱绕流问题，如果一个算法算不出卡门涡街，那显然是有问题的，呵呵。不过这些算例还没有被有意识地建立成一个数据库供大家参考，一个可能的原因是这类工作“水平低”，发论文和争取经费的可能几乎没有，所以也就没有人去做了。

smjgps

有启发

fzf

计算结果的接受是顺序渐进的过程，我们不能期望一下子cfd计算结果被工程界接受，要不断经受考验。国外对这方面做的比较好，他们的商用软件是有许可制度的，不是你随便拿什么程序来算都可以的。一个软件的计算结果要经过无数的实例检验，才能真正用于工程的计算。例如固体力学中的有限元计算，现在已经被工程界广泛接受。

haidaicai

先做定性分析，在定量，漫漫来

wangkun

计算流体力学不能完全代替实验

wanyuelai

只能在一定的领域，相关技术达到一定水平，才会被认可。

bear30

数学在湍流解上还不能完全够用，只能依靠实验流体和计算流体，计算流体进入工程应用时间很短，在理论上又不严密，当然在某类工程应用上要实验来佐证了

applebird

ding