Вычислительная аэрогидродинамика используется для решения задач, связанных с течениями жидкостей и газов, а также с сопутствующими явлениями:

·                    Теплообмен

·                    Массообмен

·                    Химические реакции

·                    Горение

·                    Многофазные течения

Вычислительная аэрогидродинамика используется не только для решения задач, связанных с течениями жидкостей и газов. Помимо этого, она может использоваться для моделирования термодинамических явлений и химических реакций, происходящих в потоке.

Термодинамические эффекты включают в себя теплообмен в пределах жидкости, плюс теплообмен между жидкостью и поверхностями обтекаемых твердых тел. Также имеется возможность решения задач сопряженного теплообмена, когда распределение температуры в твердом теле вычисляется наряду с распределением температуры в обтекающем его потоке. Кроме задач теплопроводности и конвективного теплообмена можно решать задачи радиационного (лучистого) теплообмена.

Методы вычислительной аэрогидродинамики применяются также и для моделирования переноса химических реагентов в потоке жидкости или газа. При этом можно учитывать происходящие химические реакции. Типичным примером сложной сопряженной задачи аэрогидродинамики, теплообмена и массообмена является задача о горении.

Некоторые основные уравнения дают (практически) точное описание реальных физических явлений – как, например, уравнения Навье-Стокса для ламинарного течения.

Другие уравнения основаны на допущениях и предположениях – например, уравнения k-ε модели для турбулентного течения.

При условии выполнения гипотезы Стокса, уравнения Навье-Стокса дают полное описание ламинарного течения. К сожалению, этого нельзя сказать о всех уравнениях вычислительной аэрогидродинамики. Часть уравнений построена на некоторых предположениях и допущениях.

Несмотря на то, что можно вывести “точные” уравнения для большинства физических явлений имеющих место при турбулентном течении, широкий спектр пространственных и временных масштабов этих явлений, и, как следствие, трудности, связанные с решением подобных уравнений, вынуждают вводить разного рода приближениям, которые называют моделями турбулентности. Эти модели включают в себя описание турбулентного горения и турбулентного тепло- и массообмена.

Основная масса явлений, представляющих интерес с точки зрения вычислительной аэрогидродинамики, описывается нелинейными дифференциальными уравнениями в частных производных.

Существует 4 основных типа численных методов, применяемых для решения этих уравнений:

·                   Метод конечных разностей