CFD 简介
CFD 代表计算流体动力学。SolidWorks CFD 黑皮书确实是面向初学者的。如果你以前从未学习过 CFD，如果你从未在该领域工作过，如果你对 CFD 到底是什么没有真正的概念，那么这本书就是为你而写的。我们假设你完全没有 CFD 的先验知识，只假设你有学习该主题的愿望。
计算流体动力学构成了流体动力学整个学科哲学研究和发展中的一种新的“第三种方法”。在十七世纪，实验流体动力学的基础在法国和英国奠定。十八世纪和十九世纪见证了理论流体动力学的逐步发展，同样主要在欧洲。因此，在二十世纪的大部分时间里，流体动力学的研究和实践一方面涉及理论的使用，另一方面涉及纯实验。
然而，为了保持背景，CFD 提供了新的第三种方法——但仅此而已。它很好地、协同地补充了纯理论和纯实验这两种方法，但它永远不会取代这两种方法中的任何一种。理论和实验将始终有其需求。流体动力学的未来发展将取决于所有三种方法的平衡，计算流体动力学有助于解释和理解理论、实验的结果，反之亦然；参见图-2。
最后，我们注意到计算流体动力学在今天已经足够普遍，以至于 CFD 这个缩写被普遍接受为“计算流体动力学”的代称。我们将在本书中始终使用这个缩写。
计算流体动力学（CFD）是使用应用数学、物理学和计算软件包来研究气体或液体如何流动，以及气体或液体在流过物体时如何影响物体。计算流体动力学基于纳维-斯托克斯方程。这些方程描述了运动流体的速度、压力、温度和密度之间的关系。
纳维-斯托克斯方程
纳维-斯托克斯方程是描述不可压缩流体（牛顿流体）流动的基本偏微分方程。利用应力率和应变率，可以证明在非旋转坐标系中黏性力 F 的分量由下式给出——
其中 
是动态黏度，
是第二黏度系数，
是克罗内克 δ，
是散度，
是体积黏度，使用了爱因斯坦求和约定对 j=1,2 和 3 求和。
动态黏度
动态黏度是流体克服自身内部分子摩擦以使流体能够流动所需的力。换句话说，动态黏度定义为使流体在一个水平面上相对于另一个平面以单位速度移动所需的单位面积切向力，同时流体分子之间保持单位距离。
参数 定义为
明确写出。
其中 l 是长度尺度，u 是速度尺度。在 cgs 单位制中，
的单位为 g cm-1 s-1。动态黏度与运动黏度 
的关系为
其中 
是密度。
第二黏度系数
对于可压缩流体，即 =0 的流体，其中 是速度场的散度 
，流体的应力张量可以写为
其中 是克罗内克 δ， 是动态黏度， 是第二黏度系数。 类似于第一拉梅常数。对于不可压缩流体，涉及 的项从方程中消失，因此 可以忽略。
克罗内克 δ
克罗内克 δ 最简单的解释是 δ 函数的离散版本，定义为
克罗内克 δ 在 Wolfram 语言中实现为 KroneckerDelta[i, j]，以及广义形式 KroneckerDelta[i, j, ...]，如果所有参数相等则返回 1，否则返回 0。
它具有围道积分表示
其中 
是对应于单位圆的围道，m 和 n 是整数。
在三维空间中，克罗内克 δ 满足恒等式
其中隐含了爱因斯坦求和约定。i,j=1,2,3，
是置换符号。
严格来说，克罗内克 δ 是由以下关系定义的张量
因为根据定义，当 i=j 时坐标 xi 和 xj 是独立的，
所以，
并且 
实际上是一个混合二阶张量。它满足
散度
向量场 F 的散度，记作 div(F) 或 
F（本著作中使用的记号），由曲面积分的极限定义
其中曲面积分提供了 F 在包围体积分量 V 的闭合小边界面 
上积分的值，该体积分量使用极限方法取为零。因此，向量场的散度是一个标量场。如果 F=0，则该场被称为无散度场。符号 被称为 nabla 或 del。
体积黏度
流体的体积黏度 定义为
其中 
是第二黏度系数，
是剪切黏度。
雷诺数
通过管道的流动的雷诺数定义为
其中 是流体密度，u 是速度尺度，d 是管道直径，v 是流体的运动黏度。实验发现，泊肃叶（层流）流动在 Re<30 时发生。在更大的雷诺数下，流动变为湍流。
密度
物质单位体积的质量度量。对于质量为 m、体积为 V 的物质，
对于放置在重度为 ww 的流体中的重量为 wa 的物体，
其中 Gs 是理想气体的比重，
运动黏度
描述动量扩散的系数。设 为动态黏度，则
运动黏度的单位是斯托克斯，等于每秒 1 cm2
Vwater = 1.0 X 10-6 m2 每秒 =0.010 cm2 每秒
Vair = 1.5 X 10-5 m2 每秒 = 0.15 cm2 每秒