Computational Fluid Dynamics (CFD) este studiul comportamentului fluidelor, lichide și gazoase, prin utilizarea unor computere puternice care rulează software de metode numerice. Cunoașterea interacțiunii solidelor cu fluidele înconjurătoare care curge este de interes cheie în proiectarea multor dispozitive mecanice. CFD a extins subiectele la care se pot aplica studiile și experimentele de dinamică fluidă.
În mod tradițional, studiile computaționale de dinamică a fluidelor au fost efectuate în tuneluri de vânt sau rezervoare de apă curgătoare cu avioane reale sau model, mașini și bărci. Cu ajutorul CFD, mecanismele unor evenimente atât de diverse, cum ar fi erupțiile vulcanice, uraganele, vârtejurile staționate în apă sau în aer, curenții oceanici, cursul incendiilor de vegetație și multe altele sunt ținte potențiale. O limită a acestor studii este cunoașterea variabilelor care trebuie definite pentru fiecare sistem. Variabilele minime includ temperatura, presiunea și compozițiile pentru sistemele care suferă reacții chimice la o limită definită.
Software-ul CFD se bazează pe soluția ecuațiilor Navier-Stokes sau pe simplificări ale acestora. Variabilele de interes sunt definite pentru o graniță cunoscută în sistem. O grilă virtuală de două sau trei dimensiuni este plasată peste sistem, iar ecuațiile sunt rezolvate pentru proprietățile fluidului de intrare și de ieșire la fiecare graniță virtuală. Dezvoltarea software-ului CFD a fost paralelă cu disponibilitatea puterii de calcul, deoarece algoritmii necesită calcule și optimizari repetate până când sunt găsite soluții.
Proiectarea vehiculelor este un obiectiv frecvent al experimentelor de dinamică a fluidelor. Fluxurile de aer din jurul mașinilor afectează performanța, consumul de combustibil și nivelul de zgomot. Avioanele, bărcile și în special vehiculele spațiale se bazează pe aceste studii pentru a prezice acumularea de căldură sau gheață, precum și pentru a raționaliza pentru a reduce pierderile prin frecare.
Disiparea căldurii este un subiect major în dinamica fluidelor computaționale. Toate componentele electronice sunt susceptibile la acumularea de căldură și sunt adesea închise în cutii mici cu flux de aer limitat. Prin utilizarea modelelor CFD, designerii pot redirecționa componentele către un flux de aer și o răcire mai bune.
Studiul condițiilor stratului limită este abordat de dinamica fluidelor computaționale. Stratul limită se referă la stratul foarte subțire de fluid care este static de-a lungul suprafeței unui solid care se află pe calea unui fluid în mișcare. În acest micromediu este locul în care coroziunea, transferul de căldură și nivelurile de concentrație ale componentelor sunt cele mai critice.
Dobândirea abilităților pentru a lucra în domeniul dinamicii fluidelor computaționale necesită de obicei educație în inginerie chimică sau activități similare. Este necesară o înțelegere aprofundată a transferului de masă, transferului de căldură, cineticii și dinamicii fluidelor. Utilizarea pachetelor comerciale de aplicații CFD este adesea predată de compania de software sau abilitățile sunt dezvoltate la locul de muncă.