數(shù)學(xué)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)的不斷進(jìn)步以及流體力學(xué)各種計(jì)算方法(如有限差分法、有限元法和有限體積法等)的發(fā)明,使許多原來(lái)無(wú)法用理論分析求解的復(fù)雜流體力學(xué)問(wèn)題有了求得數(shù)值解的可能性,這又促進(jìn)了流體力學(xué)計(jì)算方法的發(fā)展,并形成了“計(jì)算流體力學(xué)”。

從20世紀(jì)60年代起,在飛行器和其他涉及流體運(yùn)動(dòng)的課題中,經(jīng)常采用電子計(jì)算機(jī)做數(shù)值模擬,這可以和物理實(shí)驗(yàn)相輔相成。數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)?zāi)M相互配合,使科學(xué)技術(shù)的研究和工程設(shè)計(jì)的速度加快,并節(jié)省開(kāi)支。數(shù)值計(jì)算方法最近發(fā)展很快,其重要性與日俱增。數(shù)值計(jì)算法作為一種與理論解析、實(shí)驗(yàn)觀測(cè)并列的研究方法,在解決諸如飛機(jī)外形、發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴設(shè)計(jì),氣象預(yù)報(bào),環(huán)境污染預(yù)報(bào),油田開(kāi)發(fā)的動(dòng)態(tài)模擬以及水利工程中的各種水流問(wèn)題等方面,已經(jīng)取得了顯著成效。

數(shù)值計(jì)算方法比理論解析法更能適應(yīng)復(fù)雜工程問(wèn)題的需要,和實(shí)驗(yàn)方法相比,無(wú)需設(shè)備和測(cè)試儀器,能夠節(jié)省費(fèi)用和時(shí)間,當(dāng)實(shí)驗(yàn)難以進(jìn)行時(shí),則可應(yīng)用計(jì)算機(jī)做數(shù)值試驗(yàn),有些情況下可以獲得較為詳細(xì)的局部信息。熱能工程領(lǐng)域中各種反應(yīng)器和設(shè)備內(nèi)的流動(dòng)通常很復(fù)雜,并且多為高溫、高壓環(huán)境。因此,數(shù)值法的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于熱能工程來(lái)講更為突出。

解決流體力學(xué)問(wèn)題時(shí),理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值計(jì)算幾方面是相輔相成的。實(shí)驗(yàn)需要理論指導(dǎo),才能從分散的、表面上無(wú)聯(lián)系的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出規(guī)律性的結(jié)論。反之,理論分析和數(shù)值計(jì)算也要依靠現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室模擬給出物理圖案或數(shù)據(jù),以建立流動(dòng)的力學(xué)模型和數(shù)學(xué)模式;為判斷計(jì)算程度的可靠程度,應(yīng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果或解析法的結(jié)果進(jìn)行比較,來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證,還須依靠實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)這些模型和模式的完善程度。此外,實(shí)際流動(dòng)往往異常復(fù)雜(例如湍流),理論分析和數(shù)值計(jì)算會(huì)遇到巨大的數(shù)學(xué)和計(jì)算方面的困難,得不到具體結(jié)果,只能通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室模擬進(jìn)行研究。