Η Υπολογιστική Ρευστοδυναμική (CFD) είναι η μελέτη της συμπεριφοράς ρευστών, υγρών και αερίων, με τη χρήση ισχυρών υπολογιστών που εκτελούν λογισμικό αριθμητικών μεθόδων. Η γνώση της αλληλεπίδρασης των στερεών με τα γύρω ρέοντα ρευστά έχει βασικό ενδιαφέρον για το σχεδιασμό πολλών μηχανικών συσκευών. Το CFD έχει επεκτείνει τα θέματα στα οποία μπορούν να εφαρμοστούν ρευστοδυναμικές μελέτες και πειράματα.
Παραδοσιακά, μελέτες υπολογιστικής δυναμικής ρευστού διεξήχθησαν σε σήραγγες ανέμου ή δεξαμενές ροής νερού με πραγματικά ή μοντέλα αεροπλάνα, αυτοκίνητα και σκάφη. Με τη χρήση του CFD, οι μηχανισμοί διαφορετικών γεγονότων όπως ηφαιστειακές εκρήξεις, τυφώνες, στάσιμες δίνες στο νερό ή στον αέρα, τα ωκεάνια ρεύματα, η πορεία των πυρκαγιών και άλλα είναι πιθανοί στόχοι. Ένα όριο σε αυτές τις μελέτες είναι η γνώση των μεταβλητών που πρέπει να οριστούν για κάθε σύστημα. Οι ελάχιστες μεταβλητές περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία, την πίεση και τις συνθέσεις για συστήματα που υφίστανται χημικές αντιδράσεις σε ένα καθορισμένο όριο.
Το λογισμικό CFD βασίζεται στη λύση των εξισώσεων Navier-Stokes ή σε απλοποιήσεις αυτών. Οι μεταβλητές ενδιαφέροντος ορίζονται για ένα γνωστό όριο στο σύστημα. Ένα εικονικό πλέγμα δύο ή τριών διαστάσεων τοποθετείται πάνω από το σύστημα και οι εξισώσεις λύνονται για τις ιδιότητες του εισερχόμενου και εξερχόμενου ρευστού σε κάθε εικονικό όριο. Η ανάπτυξη του λογισμικού CFD ήταν παράλληλη με τη διαθεσιμότητα της υπολογιστικής ισχύος, καθώς οι αλγόριθμοι απαιτούν επαναλαμβανόμενους υπολογισμούς και βελτιστοποίηση μέχρι να βρεθούν λύσεις.
Ο σχεδιασμός οχημάτων είναι ένας συχνός στόχος πειραμάτων δυναμικής ρευστού. Οι ροές αέρα γύρω από τα αυτοκίνητα επηρεάζουν την απόδοση, την κατανάλωση καυσίμου και το επίπεδο θορύβου. Τα αεροπλάνα, τα σκάφη και ιδιαίτερα τα διαστημικά οχήματα βασίζονται σε αυτές τις μελέτες για την πρόβλεψη συσσώρευσης θερμότητας ή πάγου καθώς και για εξορθολογισμό για τη μείωση των απωλειών τριβής.
Η διάχυση θερμότητας είναι ένα σημαντικό θέμα στη δυναμική των υπολογιστικών ρευστών. Όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα είναι ευαίσθητα στη συσσώρευση θερμότητας και συχνά περικλείονται σε μικρά κουτιά με περιορισμένη ροή αέρα. Με τη χρήση μοντέλων CFD, οι σχεδιαστές μπορούν να επαναδρομολογήσουν τα εξαρτήματα για καλύτερη ροή αέρα και ψύξη.
Η μελέτη των συνθηκών του οριακού στρώματος αντιμετωπίζεται από την υπολογιστική ρευστοδυναμική. Το οριακό στρώμα αναφέρεται στο πολύ λεπτό στρώμα ρευστού που είναι στατικό κατά μήκος της επιφάνειας ενός στερεού που βρίσκεται στην πορεία ενός κινούμενου ρευστού. Σε αυτό το μικροπεριβάλλον είναι όπου τα επίπεδα διάβρωσης, μεταφοράς θερμότητας και συγκέντρωσης συστατικών είναι πιο κρίσιμα.
Η απόκτηση δεξιοτήτων για εργασία στον τομέα της υπολογιστικής δυναμικής ρευστών συνήθως απαιτεί εκπαίδευση στη χημική μηχανική ή παρόμοιες ασχολίες. Είναι απαραίτητη η πλήρης κατανόηση της μεταφοράς μάζας, της μεταφοράς θερμότητας, της κινητικής και της δυναμικής των ρευστών. Η χρήση εμπορικών πακέτων εφαρμογών CFD διδάσκεται συχνά από την εταιρεία λογισμικού ή αναπτύσσονται δεξιότητες στη δουλειά.