2.1 流体的基本特性
流体是CFD的研究对象，流体的性质及流动状态决定了CFD的计算模型、计算方法的选择以及流场各物理量的最终分布结果。本节将介绍CFD所涉及的流体及流动的基本概念和术语。
2.1.1 理想流体与黏性流体
所有的流体都有黏性，黏性是流体内部发生相对运动而引起的内部相互作用。流体在静止时虽不能承受切应力，但在运动时对相邻两层流体间的相对运动却是有抵抗的，这种抵抗力称为黏性应力。流体所具有的这种抵抗两层流体间相对滑动速度，或者抵抗变形的性质称为黏性。
黏性的大小取决于流体的性质，并显著地随温度而变化。实验表明，黏性应力的大小与黏性及相对速度成正比。当流体的黏性较小（如空气和水的黏性都很小），运动的相对速度也不大时，所产生的黏性应力比起其他类型的力（如惯性）可忽略不计。此时，可近似地把流体看作是无黏性的，即无黏性流体，也称为理想流体。而对于有黏性的流体，则称为黏性流体。显然，理想流体对于切向变形没有任何抗拒能力。事实上，真正的理想流体在客观实际中是不存在的，但在一定的情形下，在特定的流动区域，实际流体的流动非常接近于理想流体的条件，在分析处理问题时可以当作理想流体。
2.1.2 牛顿流体与非牛顿流体
依据内摩擦剪应力与速度变化率的关系不同，黏性流体又分为牛顿（Newton）流体与非牛顿流体。
观察近壁面处的流体流动可以发现，紧靠壁面的流体黏附在壁面上，静止不动。而在靠近这些静止流体的另一层流体，则在流体内部之间的黏性所导致的内摩擦力的作用下，速度降低。
流体的内摩擦剪切力τ由牛顿内摩擦定律决定，即
（2.1）
式中 Δn——沿法线方向的距离增量；
Δu——对应于Δn的流体速度的增量；
——法向距离上的速度变化率。
牛顿内摩擦定律表示：流体内摩擦应力和单位距离上的两层流体间的相对速度成比例。比例系数μ称为流体的动力黏度，简称为黏度。它的值取决于流体的性质、温度和压力大小。μ的单位是Pa·s。
若μ为常数，该类流体则称为牛顿流体；否则，称为非牛顿流体。空气、水等均为牛顿流体；聚合物溶液、含有悬浮粒杂质或纤维的流体为非牛顿流体。
对于牛顿流体，通常用运动黏度ν代替动力黏度μ，二者之间的关系为
（2.2）
式中 ρ——流体的密度。
通过量纲分析可知，运动黏度ν的单位是m2/s。由于ν没有动力学中力的因次，只具有运动学的要素，所以称为运动黏度。
2.1.3 流体热传导及扩散
除了黏性外，流体还有热传导及扩散等性质。当流体中存在着温度差时，温度高的地方将向温度低的地方传送热量，这种现象称为热传导。同样，当流体混合物中存在着组元的浓度差时，浓度高的地方将向浓度低的地方输送该组元的物质，这种现象称为扩散。
流体的宏观性质，如扩散、黏性和热传导等，是分子输运性质的统计平均。由于分子的不规则运动，在各层流体间交换着质量、动量和能量，使不同流体层内的平均物理量均匀化。这种性质称为分子运动的输运性质。质量输运在宏观上表现为扩散现象，动量输运表现为黏性现象，能量输运则表现为热传导现象。
理想流体忽略了黏性，即忽略了分子运动的动量输运性质，因此在理想流体中也不应考虑质量和能量输运性质——扩散和热传导，因为它们具有相同的微观机制。
2.1.4 可压流体与不可压流体
根据流体的密度ρ是否为常数，流体可分为可压流体与不可压流体两大类。当密度ρ为常数时，流体为不可压流体，否则为可压流体。空气为可压流体，因为气体的密度很容易随着温度和压强变化；水为不可压流体，因为液体是极难压缩的。事实上，有些可压流体在特定的流动条件下，可以按不可压流体对待，有时也称为可压流动与不可压流动。
在可压流体的连续方程中含密度ρ，因而可把ρ视为连续方程中的独立变量进行求解，再根据气体的状态方程求出压力。
不可压流体的压力场是通过连续方程间接规定的。由于没有直接求解压力的方程，不可压流体流动方程的求解有其特殊的困难。
2.1.5 定常流动与非定常流动
根据流体流动的物理量（如速度、压力、温度等）是否随时间变化，将流动分为定常与非定常两大类。当流动的物理量不随时间变化，即
时，为定常流动；定常流动也称为恒定流动，或稳态流动。当流动的物理量随时间变化，即
，则为非定常流动；非定常流动也称为非恒定流动、非稳态流动，或瞬态流动。许多流体机械在启动或停机时的流体流动一般是非定常流动，而正常运转时可看作是定常流动。
2.1.6 层流与湍流
自然界中的流体流动状态主要有两种形式，即层流和湍流。层流是指流体在流动过程中两层之间没有相互混掺，而湍流是指流体不是处于分层流动状态。一般湍流是普遍的，而层流则是特殊情况。
对于圆管内流动，雷诺数（Reynolds number，Re）的定义为：
（2.3）
式中 u——液体流速；
ν——运动黏度；
d——管径。
当Re≤2300时，管流一定为层流；当2300<Re<8000时，流动处于层流与湍流间的过渡区；当Re≥8000～12000时，管流一定为湍流。