计算流体动力学(computational fluid dynamics),工学-土木工程-防灾减灾与防护工程-结构风工程-计算风工程,通过数值求解描述流体运动状态的控制方程来近似描述流体流动的方法。计算流体动力学在风工程领域求解的控制方程,为描述黏性不可压缩流体动量守恒的纳维-斯托克斯方程[注]。纳维-斯托克斯方程是由移流项、压力项和黏性项等组成的对时间和空间的偏微分方程。近似求解时常用的方法是将偏微分方程转换成由一系列时间和空间离散点上的物理量组成的代数方程,通过求解代数方程组获得流场物理量的近似解。风工程领域代表性的离散方法包括有限差分法、有限体积法和有限元法。①有限差分法[注],以泰勒级数展开等为基础,将控制方程中的微分项用网格节点上的函数值的差商代替进行离散,只考虑网格点上的数值而不考虑数值在网格点之间的变化。有限差分法主要适用于结构网格,不同的差分格式具有不同的精度和稳定性。②有限体积法[注],又称为控制体积法,其基本思路是将计算区域划分为一系列不重复的控制体积,并使每个网格点对应于一个控制体积,通过假定物理量在网格点之间的变化规律求取控制体积的积分。