用途
该工作流用于指导完整的流体动力学分析，涵盖计算流体力学（CFD）与解析流体力学问题，从初始问题构建到结果验证，确保对控制物理的严谨处理、合适的模型选择以及结果的正确验证。
主要能力
1. 问题定义
- 几何与域：定义计算域范围、识别关键几何特征（边界层、分离区、回流）、确定对称面、建立坐标系、评估2D与3D需求。域尺寸建议：入口上游5-10个特征长度，出口下游20-30个特征长度，侧向边界距物体5-10个特征长度。
- 流动状态表征：通过雷诺数（Re = ρVL/μ = VL/ν）分类层流、过渡、湍流；通过马赫数（Ma = V/c）分类不可压、亚声速可压、跨声速、超声速、高超声速；通过弗劳德数（Fr = V/√(gL)）分类自由表面流。
- 其他无量纲数：斯特劳哈尔数（St = fL/V）、普朗特数（Pr = ν/α = μcp/k）、格拉晓夫数（Gr = gβΔTL³/ν²）。
2. 控制方程
- 连续性方程（不可压与可压形式）
- 动量方程（Navier-Stokes，含笛卡尔分量形式与可压形式、应力张量）
- 能量方程（含粘性耗散与热源项、总能量形式）
- 湍流建模：RANS雷诺应力张量、闭合模型决策树（k-ε Standard、k-ω SST、RSM、LES、DNS等）及模型对比表。
3. 边界条件
- 入口：速度入口（含湍流强度、长度尺度及k、ε、ω计算）、压力入口、质量流量入口。
- 出口：压力出口、出流条件，出口距离要求（最小10-15倍水力直径，分离流20-30倍）。
- 壁面：无滑移、滑移、壁面函数（30 < y⁺ < 300）、近壁解析要求、移动壁面。
- 对称与周期边界、自由表面（VOF、Level Set）。
4. 离散化
- 网格类型对比（结构化六面体、非结构化四面体、混合棱柱+四面体、多面体）及质量指标（长宽比、偏斜度、正交性）。
- 网格无关性研究：细化比1.5-2.0，至少3级网格，Richardson外推。
- y⁺值与首层网格高度计算。
- 非定常时间步选择：CFL条件、涡脱落时间分辨率、双时间步。
5. 求解策略
- 压力-速度耦合算法：SIMPLE、SIMPLEC、PISO、Coupled。
- 动量离散格式、压力插值方法。
- 收敛准则（残差监控、力系数、质量守恒）与欠松弛因子。
6. 后处理与验证
- 流场可视化：速度云图/矢量、压力分布、流线/迹线、涡量、壁面剪应力、湍流量。
- 力计算：压力力与粘性力、阻力/升力/力矩系数、压力系数、摩擦系数。
- 验证与确认：网格收敛指数（GCI）、时间收敛、迭代收敛；与解析解（Poiseuille流、Couette流、Blasius边界层等）、实验数据、基准案例对比；误差指标（MAE、RMSE、R²）。
使用方式
该技能以系统化工作流形式组织，用户可按以下顺序执行：问题定义 → 控制方程选择 → 边界条件设置 → 离散化 → 求解策略 → 后处理与验证。文档内含多个决策树（流动状态决策树、湍流模型选择树、网格策略决策树）辅助选择，并列出常见问题（不收敛、非物理结果、y⁺值过高）的诊断与解决方案。
适用场景
- 计算流体力学（CFD）仿真分析
- 解析流体力学问题求解
- 湍流模型选择与评估
- 网格生成与无关性验证
- 边界条件设置与求解器配置
- 结果验证与不确定性量化
限制
资料未提供该技能的具体安装命令、运行环境要求、依赖项、支持的软件平台、收费模式或价格信息。文档内容为方法论与工作流指导，不包含可直接执行的代码或脚本。