前言

在全面走向数字化研发与设计实践的今天，PLM（产品生命周期管理）理念已被众多主流制造业企业接受，广泛用作设计变更过程中持续使用和维护3D产品数据的方式。PLM理念的基础是作为机械CAD系统核心载体的高质量、完整、详细和精确的3D产品模型数据的可用性，3D产品模型数据因此成为所有虚拟原型和物理仿真的基础和起点。在这样的CAD环境中，嵌入并使用基于CFD（计算流体动力学）的流体仿真显然具有非常大的吸引力，因为在设计复杂度和对外部开发合作伙伴的依赖性不断增强的背景下，它不仅可以加快设计流程，还可以使这些流程更加可预测和可靠。此外，从在设计中引入CFD的角度以及正常的PLM路线图要求来看，将CFD充分嵌入到CAD中的需求也变得越来越迫切。因此，自20世纪90年代末开始，市场上首个在3D CAD（SOLIDWORKS）中完全嵌入CFD产品的FloWorks，被作为SOLID-WORKS的插件开发出来，现在已命名为SOLIDWORKS Flow Simulation。

同时，我们观察到在大力推进数字化技术的大背景下，没有CAE（计算机辅助工程）软件的帮助，已经不太容易设计并生产出具备足够竞争力（同时具备高性价比和高质量）的产品。特别是近年来，我们发现CFD在CAE中的地位不断提升。将CAE系统尤其是CFD直接嵌入到产品设计流程中可以获得最大效率，另外其还可以被机械设计工程师直接应用，尤其是在设计早期阶段提前使用或并行使用。这样的思路和流程最初用于航空、航天、汽车、电子等高科技行业，现在已经覆盖了所有工程领域。

直接在CAD环境中嵌入CFD仿真的SOLIDWORKS Flow Simulation代表着CFD分析软件的一种新的表现形式，同时也是一种新的技术趋势。最初它作为PLM理念的一个组成部分，供机械工程师在设计流程中使用，现在已被业界广大的仿真专家所接受，并成为CAE软件行业一个新的发展方向。

SOLIDWORKS Flow Simulation的基本开发理念是自动准备、执行和可视化针对真实应用工程问题的CFD计算。为实现此效果，SOLIDWORKS Flow Simulation具有一些特定功能，包括完全集成在SOLIDWORKS 3D CAD系统中、完全自动生成网格、求解控制参数的自动设定、用户友好的前处理和后处理、能够执行参数化算例并对比不同设计变型的分析结果等。软件不需要调整与算法相关的任何数值参数，也不需要从多种物理模型或数值方案中选择一种。非常重要的初始数据（边界和初始条件）的指定、计算执行和结果解读（包括可视化和报告生成）都可以在SOLIDWORKS中进行，结果直接显示在CAD模型上或模型周围空间中。计算结果既能以MS Office格式导出，也可以直接被SOLIDWORKS的其他结构分析模块所引用。

与市面上其他完全独立开发的传统CFD软件相比，SOLIDWORKS Flow Simulation采用了完全不同的方法并具备更多的技术内涵。它优化并使用了众多的工程实践和方法，可科学地吸纳并融入这些工程实践和方法的结果。SOLIDWORKS Flow Simulation一直以来就推崇并采用“双V”（验证和确认）认证体系，并使用了大量的解析解和基准解以及出版物和数据库中的试验结果，从而提高并确保软件的可靠性、健壮性和准确性，最终帮助用户以较低的计算成本和时间成本获取非常可靠的预测。SOLIDWORKS Flow Simulation的开发目的是提倡设计仿真一体化和协同与并行设计，为设计工程师提供非常易于掌控的但又功能强大的流体仿真工具，解决其工业产品设计和流程优化中遇到的棘手问题，从而提升设计效率和产品质量。

考虑到非流体力学背景的工程技术人员缺少与计算流体动力学相关的基础知识，本书从流体力学与CFD基础简介开始，通过多个非常真实而典型的实际工程案例，介绍了真实场景下流体和CFD仿真面临的挑战和可能需要解决的关键设计问题，进而介绍了如何借助SOLID-WORKS Flow Simulation的简易操作来解决问题并得到可信的分析结果，为优化设计提供指导。因此，本书既可帮助工程师扩展自己在流体与CFD仿真方面的知识体系，也可以作为针对特定行业产品/系统在工程实践过程中进行CFD仿真的参考和指南。

在写作过程中，安徽斯维尔信息科技有限公司的陈军提供了部分插图，独立仿真专家孙建国老师提出了非常有价值的修改意见，在此一并表示感谢！

由于作者学识有限加之编写时间匆忙，书中难免会有疏漏或错误之处，望广大读者批评指正。

作者