计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）是通过数值求解流体力学控制方程，获得流动信息及伴生的力、热、声、光、电等信息的一门学科，已成为支撑航空航天、工业装备、交通运输、动力能源等诸多领域的关键共性学科。
张涵信院士认为，CFD的研究内容可以用“5M+1A”来概括：第一个M是Machine，指计算硬件；第二个M 是Mesh，指网格技术；第三个M是Method，指数值方法，包含求解方法、控制方程、数理模型和定解条件；第四个M是Mechanism，指流动机理；第五个M是Mapping，指流动显示；一个A表示Application，即应用。
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（陈坚强等著．北京：科学出版社，2023.9）一书将围绕这六个方面对2035年CFD的发展愿景进行展望研究。
近三十年来，我国的CFD研究与应用取得了显著进展，高精度算法、大涡模拟、高超声速流动模拟等方面已经跻身世界一流水平，但在物理建模、网格技术、可视化技术、CFD工业软件等方面与世界一流水平仍有差距，制约了CFD应用的广度和深度。为了实现我国的第二个百年奋斗目标，国内航空航天飞行器、水面水下舰船、动力能源、地面交通等领域需要完成自主创新和跨越发展，这对CFD提出了更大挑战。近年来，高性能计算机飞速发展、先进计算概念不断涌现（量子计算、人工智能等），有可能从根本上改变CFD的发展进程。因此，有必要研究CFD的发展规律，制定中远期愿景目标，有效引导社会资源和科研力量合理配置，以在未来占领CFD研究与应用领域的制高点。
对CFD的发展愿景进行展望和规划也是国外大国的常用做法。早在2005年，日本出台了《JAXA2025远景规划》，对航空航天领域内的CFD应用做了长远规划。CFD领域的一个代表性事件是美国国家航空航天局（NASA）在2014年发布了CFD Vision 2030 Study: A Path to Revolutionary Computational Aerosciences 报告，该报告确定了六大重点领域，制定了相应的发展路线图，已成为牵引美国CFD 发展的全局性、纲领性、指导性文件。
2035 年目标
计算流体力学2035愿景
从现在至2035年，正是我国基本实现社会主义现代化的关键阶段，也是“第二个百年奋斗目标”实现的重要阶段。针对CFD 2035发展愿景，中国空气动力学会和空气动力学国家重点实验室（现为空天飞行空气动力科学与技术全国重点实验室）组织全国力量进行了多次研讨，得到的主要愿景目标描述如下。
1. 具备灵活应对典型需求的能力。
固定翼及旋翼飞行器全尺寸、全包线、高精度气动性能计算、分析与优化设计能力
高铁、汽车、陆/空、水/陆/空等交通工具高精度多物理场模拟与辅助设计能力
以航空发动机为代表的内流高效高精度数值模拟与分析能力
极高速、极高温等极端条件下的复杂流动的数值模拟能力
几何自动分析、网格自动生成和智能化自适应能力
CFD与多学科优化设计无缝衔接能力
2. 基于物理机理的数理模型更加完善。
湍流模型更加完备，适用宽速域理想气体及真实气体
转捩预测模型和转捩-湍流一体化模型将适用于宽速域飞行器
RANS-LES混合方法等更加工程实用化
LES模型将更加完善，壁面模化或壁面约束的LES模型将在实际工程中得到一定应用
化学反应、辐射、传热、分离等计算模型将更能体现物理机制、更加完善
3. CFD软件与CFD高性能计算协调发展。
国产CFD通用软件和专业软件的种类更加丰富、功能更加先进、实现对国外同类CFD软件的全面覆盖
超大规模异构并行计算关键技术跨越发展，CFD软件将在100EFlops 高性能计算机系统上完成部署运行
重点发展方向
为了推进我国CFD实现2035年愿景目标，中国空气动力学会计算空气动力学专业委员会和空气动力学国家重点实验室组织了问卷调查和专题讨论。2019年7月20～21日，空气动力学国家重点实验室在清华大学“湍流模拟高级讲习班”面向参会的海外华人进行了CFD2035问卷调查。2019年11月1日，中国空气动力学会计算空气动力学专业委员会在广东珠海组织了CFD 2035发展愿景研讨和问卷调查，来自国内高校、研究院所、型号单位的70 余名专家对CFD 2035的关键技术和重点发展方向进行了讨论，并确定了影响CFD发展的九大重点发展方向：
基于高性能硬件的CFD软件与大数据技术；
网格生成与自适应技术；
高保真数值方法；
转捩、湍流与大范围分离流动模拟技术；
内流与燃烧；
多介质多物理场耦合模拟与多学科耦合分析；
验证、确认与不确定度量化；
多学科优化设计；
人工智能/量子计算与CFD的结合。
中国空气动力学会计算空气动力学专业委员会和空气动力学国家重点实验室组织全国力量对现状、目标和差距进行了讨论。2020年1月13日在北京航空航天大学组织国内CFD领域的29名专家进行了讨论。2020年11月2日在空气动力学国家重点实验室召开了九大方向专题研讨会，全国约70名科技工作者参加了会议。这两次会议进一步明晰了九大方向的现状、2035目标、存在差距、措施和建议。
技术路线图
计算流体力学2035愿景
2021年11月27日，空气动力学国家重点实验室在西北工业大学进行了CFD2035技术路线图的线上线下专题研讨。2021年12月至2022年4月，经过多次不断迭代完善，编写组绘制了CFD 2035技术路线图。
▲ 面向2035年的CFD技术路线图
全书分为10章，第1章为概述，简要介绍了CFD的基本概念、发展历史、主要应用领域和2035年总体愿景，凝练了CFD的九大重点发展方向，绘制了CFD 2035技术路线图。第2～10章分别针对九大重点发展方向，即基于高性能硬件的CFD软件与大数据技术，网格生成与自适应技术，高保真数值方法，转捩、湍流与大范围分离流动模拟技术，内流与燃烧，多介质多物理场耦合模拟与多学科耦合分析、验证、确认与不确定度量化，多学科优化设计，人工智能/量子计算与CFD的结合。具体介绍了各方向的概念及背景、研究现状，制定了2035年目标，分析了差距与挑战，给出了发展路线图、措施与建议。
本文摘编自《计算流体力学2035愿景》（陈坚强等著．北京：科学出版社，2023.9）一书“序言““第1 章 概述”，有删减修改，标题为编者所加。
ISBN 978-7-03-075007-5
责任编辑：赵敬伟 赵 颖
本书可供CFD 相关从业人员阅读以了解CFD 现状和未来发展趋势，也可供相关部门作为项目规划、决策制定的参考，还可供高等院校中的流体力学、应用力学、航空宇航等CFD 相关专业学生学习使用。
（本文编辑：刘四旦）
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