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La storia della Computational Fluid Dynamics, abbreviate in CFD, inizia negli anni 1970. In questo periodo era un acronimo utilizzato per indicare una combinazione della fisica, metodi numerici e per estensione di questi, dell’informatica utilizzati per simulate il flusso dei fluidi. L’avvento della CFD va ricercato nella disponibilità di mainframe sempre di potenza maggiore, l’evoluzione di questa segue da vicino l’aumento delle capacità di calcolo. Inizialmente le prime simulazioni permettevano di determinare il flusso transonico basato sull’equazione di potenziale (non lineare) Con l’inizio degli anni ’80 la risoluzione dell’equazione di Eulero, prima per le due dimensioni (2d) e successivamente tre dimensioni (3D) divenne possibile grazie all’aumento delle capacità di calcolo delle macchine.
Con l’evoluzione della metodologie numeriche, in modo particolare negli schemi impliciti, la risoluzione di problemi che richiedevano modelli di gas reali divenne possibile a partire dalla fine del 1980. La prima applicazione su vasta scala, fluido supersonico su modello 3-D nella parte posteriore del veicolo, è stato applicato allo shuttle europeo HERMES, usando inizialmente l’equilibrio chimico e successivamente un regime di non equilibrio chimico. Alcune attività di ricerca erano e sono indirizzate alla simulazione numerica di combustioni per determinati tipi di fiamme. Questi studi sono importanti per lo sviluppo di motori e turbine a bassa emissione. Inoltre lo studio del vapore e in particolare della condensazione del vapore è la chiave per realizzare turbine efficienti.
A causa della continua richiesta di aumentare la complessità e fedeltà delle simulazioni del fluido, i metodi di generazioni delle griglie è diventato sempre più complesso. Lo sviluppo parte da una mesh strutturata relativamente semplice realizzata a partire da modelli algebrici o da equazioni differenziali parziali. Al crescere della complessità della geometria e della configurazione, la griglia viene suddivisa in una serie di blocchi topologicamente semplici (approccio multiblocco). Il passaggi logico successivo è stato quello di permettere interfacce non congruenti tra le griglie dei blocchi in modo da consentire di inserire la generazione della griglia in un solo blocco. Alla fine la metodologia risolutiva è stata trovata quando si è creata una griglia che si sovrappone a tutte le altre (tecnica Chimera). Questo consente, per esempio, di simulare il flusso attorno allo Space Shuttle con il serbatoio esterno e i booster attaccati. In alternativa, la generazione di una griglia multiblocco strutturata, per geometrie complesse poteva impiegare settimane per essere completata. Di conseguenza, la ricerca si è anche focalizzata sullo sviluppo di generatori di mesh non strutturate (e risolutori del flusso), che permettevano diminuzioni drastiche dei tempi di preparazione e con un intervento umano inferiore. Un altra importante caratteristica della metodologia delle mesh non strutturate è la possibilità di soluzioni basate su mesh adattanti. La prima mesh non strutturata consiste esclusivamente in tetraedri isotropici, che era pienamente sufficiente per fluidi non viscosi governati dalle equazioni di Eulero. Tuttavia la soluzione delle equazioni di Navier-Stokes richiede, per numeri di Rainold elevati, griglie che sono molto allungate lungo i piani del taglio. Sebbene sano realizzabili griglie tetraedriche è preferibile usare prismi o griglie esaedriche nella zona d regime viscoso, mentre griglie tetraedriche al di fuori di essa (regime turbolento). Questo non solo migliora la qualità della soluzione, ma riduce il numero di elementi, facce e vertici, così il consumo di memoria e i tempi di risoluzione sono ridotti. In fatti, oggi, vi è un forte interesse verso griglie non strutturate e strutturate miste, nonché i rispettivi risolutori.