“CFD 模块”用于执行计算流体动力学仿真，这是 COMSOL Multiphysics® 软件的一个附加产品，为流体流动分析的基础建模提供多种工具，包括：
- •内部和外部流动
- •不可压缩和可压缩流动
- •层流和湍流
- •单相流和多相流
- •自由和多孔介质流动
无论是单独使用本模块，还是将它与 COMSOL Multiphysics® 的其他附加模块一起使用，其中的多物理场耦合建模功能几乎都是无限的。“CFD 模块”为您提供多种工具来模拟含共轭传热的非等温流动、反应流、流-固耦合（FSI）以及电流体动力学（EHD）。不仅如此，您还可以同时添加额外的多物理场耦合与 COMSOL 产品库中的其他模块进行耦合，比如将流体流动与流-固耦合中的大结构变形相结合。无论您的建模对象是什么，COMSOL 都能为您提供始终如一的仿真环境。
层流和蠕动流
您可以使用纳维-斯托克斯方程模拟瞬态和稳态层流，或使用斯托克斯方程模拟蠕动流。
除了对密度和黏度恒定的流体进行建模以外，您还可以研究黏度和密度与温度、局部组成、电场或任何其他物理场或变量相关的流体。一般来说，密度、黏度和动量源可以是任意因变量以及因变量导数的任意函数。
对于非牛顿流体，您可以使用幂律、Carreau、Bingham、Herschel-Bulkley 或 Casson 等通用的预定义黏度流变模型来轻松地建立模型。
除此之外，您还可以在运动结构（例如开阀和闭阀或旋转叶轮）中对层流进行建模。
大涡模拟（LES）
大涡模拟（LES）用于解析较大的三维非定常湍流涡，而小涡流的影响则通过近似方法表示。这项技术与边界层网格划分一起使用时，可以精确描述瞬态流场以及边界上的精确通量和力。模块中提供的 LES 模型包括“基于残差的变分多尺度”（RBVM）、“基于残差的黏性变分多尺度”（RBVMWV）和 Smagorinsky 模型。
分离涡模拟（DES）
分离涡模拟（DES）结合了 RANS 和大涡模拟（LES），其中 RANS 用于边界层，而 LES 则用于其他位置。DES 将 Spalart–Allmaras 湍流模型与 LES 模型相耦合：RBVM、RBVMWV 或 Smagorinsky。Spalart-Allmaras 的壁处理为低雷诺数处理或自动壁处理。
DES 的优势在于，与纯 LES 相比，前者需要的边界层网格密度较低，从而可以大幅减少求解模型方程时的内存要求和计算时间。DES 模型适用于三维瞬态不可压缩单相流。
多相流和自由表面
在分离的多相流系统中，您可以使用表面跟踪方法对气泡、液滴和自由表面的特性进行建模仿真。对于这种情况，通过使用水平集和相场方法，可以详细描述相边界的形状，包括表面张力效应和拓扑变化。
对于包含大量气泡、液滴或颗粒的系统，如果它们相比于计算域而言数量较少，则可以使用分散多相流模型进行分析。这些模型可以跟踪不同相的质量或体积分数以及分散的气泡、液滴或颗粒在平均意义上对流体中动量传递的影响。可用的流动模型包括：气泡流、混合物、Euler-Euler 和相传递混合物模型。
多孔介质流动
借助“CFD 模块”，您可以使用三个不同的多孔介质流动模型轻松地模拟多孔介质中的流体流动。达西定律 模型是描述多孔结构中流动的一种可靠且计算成本较低的模型，也适用于多相流。Brinkman 方程 模型是达西定律的延伸，解释了黏性剪切引起的动能耗散，并可以包含惯性效应。对于高孔隙率的高度开放结构来说，该模型比达西定律更加通用，但计算成本也更高。
自由和多孔介质流动 模型将多孔域中的流动与自由域中的层流或湍流相耦合，其中为多孔域使用 Brinkman 方程，并在自由域中使用纳维-斯托克斯方程。多孔介质中的湍流可以使用任何基于 epsilon 或 omega 的 RANS 模型进行模拟，并根据 Pedras-de Lemos 和/或 Nakayama-Kuwahara 提供额外的贡献。
高马赫数流动
模拟可压缩流体在层流和湍流状态下的跨音速和超音速流动。层流模型通常用于低压系统，它可以自动定义理想气体的动量、质量和能量平衡方程。此外，k-ε 和 Spalart-Allmaras 湍流模型还支持分析高马赫数流动。
在这两种情况下求解这些模型时，都可以使用自动网格细化来细化速度和压力梯度非常高的区域的网格，从而解析激波形状。
旋转机械中的流体流动
搅拌器和泵等旋转机械在产生流体流动的工艺和设备中十分常见。“CFD 模块”提供旋转机械接口，可以指定旋转坐标系中的流体流动方程，适用于层流和湍流。您可以使用旋转系统的全瞬态描述或基于冻结转子近似的平均方法来求解问题。冻结转子法能够有效节省计算成本，可用于计算平均速度、压力变化、混合水平、平均温度和浓度分布等。
总的来说，“CFD 模块”不仅可以求解旋转坐标系中的流体流动问题，还能求解任何 动坐标系（例如开阀和闭阀）中的此类问题。您可以使用动坐标系来求解两个结构之间存在流体流动时，其中一个结构相对于另一个结构的滑动问题，采用动网格可以轻松建立并求解此类问题。
薄膜流动
“CFD 模块”提供薄膜流动 接口用于描述运动机械部件（摩擦学）或断裂结构之间的薄油膜等薄域中的流动，常用于模拟润滑作用、弹性流体动力学，或运动部件之间由于存在气体或液体而产生的流体阻尼效应（例如在 MEMS 中）。
浅水方程
您可以使用浅水方程模拟水平长度尺度远大于垂直长度尺度的自由表面下的流动。浅水方程可以通过对纳维-斯托克斯方程进行深度平均得到，其中的因变量为水深和动量通量。这些方程可以用来模拟海啸和洪水的影响。
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