1.3 CFD软件的构成

CFD软件一般由前处理器、求解器、后处理器3部分组成。这三大模块各有其独特的作用。

1.3.1 前处理器

前处理器（preprocessor）用于完成前处理工作。前处理环节是向CFD软件输入所求问题的相关数据，该过程一般是借助与求解器相对应的对话框等图形界面来完成的。流动问题的解是在单元内部的节点上定义的，解的精度由网格中单元的数量所决定。

一般来讲，单元越多，尺寸越小，所得到的解的精度越高，但所需要的计算机内存资源及CPU时间也相应增加。

为了提高计算精度，在物理量梯度较大的区域，以及我们感兴趣的区域，往往要加密计算网格。在前处理阶段生成计算网格的关键是把握好计算精度与计算成本之间的平衡。在前处理阶段需要用户进行以下工作。

（1）定义所求问题的几何计算域。

（2）将计算域划分成多个互不重叠的子区域，形成由单元组成的网格。

（3）对所要研究的物理和化学现象进行抽象，选择相应的控制方程。

（4）定义流体的属性参数。

（5）为计算域边界处的单元指定边界条件。

（6）对于瞬态问题，指定初始条件。

1.3.2 求解器

求解器（solver）的核心是数值求解算法。常用的数值求解方案如1.2.6节所述。总体上讲这些方法的求解过程大致相同，包括以下步骤。

（1）使用简单函数近似待求的流动变量。

（2）将该近似关系代入连续性的控制方程中，形成离散方程组。

（3）求解代数方程组。

各种数值求解方案的主要差别在于流动变量被近似的方式及相应的离散化过程。

1.3.3 后处理器

后处理的目的是有效地观察和分析流动计算结果。随着计算机图形处理功能的提高，目前的CFD软件均配备了后处理器（postprocessor），它提供了较为完善的后处理功能，具体包括以下几方面。

（1）计算域的几何模型及网格显示。

（2）矢量图（如速度矢量线）。

（3）等值线图。

（4）填充型的等值线图（云图）。

（5）XY散点图。

（6）粒子轨迹图。

（7）图像处理功能（平移、缩放、旋转等）。

借助后处理功能，可以动态模拟流动效果，直观地了解CFD的计算结果。