小白最近在練習案例的時候，對穩態和瞬態的問題，產生了一些疑問。譬如說，為什么有的案例用穩態，而有的案例用瞬態？有時候相同的案例既可以用穩態也可以用瞬態，而有的案例卻只能用瞬態計算？小白決定找小牛師兄問一下。“師兄，穩態和瞬態到底有什么區別？在實際工程中應該怎么選擇才好呢？
區別
“流動控制方程還記得不？”小牛師兄問。
“嗯，我記得有四項內容。”小白在紙上寫出流動控制方程的通用形式。
“是的，控制方程有四項內容，其中第一項即瞬態項，穩態及瞬態的區別就在於控制方程中是否存在瞬態項。可以看出瞬態項是關於時間的偏導數，因此計算得到的結果也是與時間相關的。”小牛師兄說道。
“這樣說不太好理解，來舉個簡單的例子就好理解了。最近不是流行問雨從高空掉下來能否砸死人么，我們現在不討論能否砸死人，這里只考慮水滴下落過程。地球人都知道，雨滴在下落過程中主要受到兩種力，其一為重力，其二為阻力。假設雨滴在下落過程中質量及形狀保持不變，根據流體力學理論可知，雨滴在下落過程中，其受到的阻力與其運動速度的平方成正比。定性分析雨滴在空中的下落形式為：在下落的起始一段時間內，由於其速度較小，因此其阻力較小，此時重力大於阻力，其速度不斷增大，而隨着速度不斷增大，雨滴所受阻力不斷增大，此時作用在雨滴上的合力在斷減小，加速度減小，但雨滴速度依然在增加，當速增加到作用在雨滴上的阻力與其重力相平衡時，其速度達到穩定，之后其將一直保持該速度直至下落到地面。”“整個過程可以分為兩個階段，首先是加速階段，之后以穩定速度下降。如果單純考慮雨滴下落速度的話，第一個階段是與時間密切相關的，速度隨時間推移逐漸增大；而在第二階段，下落速度與時間無關，任意時刻其都將保持相同的速度。因此，若考慮速度，則第一階段為瞬態，第二階段為穩態。”
“然而，若將位移作為目標物理量，則整個過程都是瞬態的。因此，穩態還是瞬態，取決於所要考慮的物理量。”
“我們一般說瞬態得到的是物理量隨時間發展的過程，而穩態計算得到的是穩定時的狀態。”“由於數值計算過程中時間項也要進行離散，因此瞬態計算得到的是一系列時間點上的狀態量，至於時間點間隔，則取決於離散時所采用的時間步長。”小牛師兄最后說。
選擇
“前面說了那么多，那么在工程中選用瞬態還是穩態實際上就很清楚了。根據所要考慮的物理量是否能夠達到穩定而進行選擇。”“現實中的問題，有一些可以達到穩定，而有些問題實際上根本就不可能達到穩定。比如說前面例子中的雨滴，其速度就可以達到穩定。而如圓柱繞流中圓柱的升力和阻力，那是成周期性變化的物理量，不管你計算多久都是不可能達到穩定的。”“記住一點，所有的工程問題都可以計算瞬態，但未必都能計算穩態。穩態只是一種簡化！”小牛師兄說道。
“因此在實際應用中，到底是選擇瞬態還是穩態，取決於你要觀察的物理量。若只考慮系統穩定后的物理量狀態，那么就選擇使用穩態計算；若要考慮物理量的演化情況，則需要使用瞬態。”
時間
“在瞬態計算時需要額外關注時間，在數值計算的過程中，時間被離散成不連續的時間點，時間點之間的間隔稱之為時間步長（Time Step），在進行瞬態計算時，時間步長的大小會影響計算收斂性。”
“說到收斂性，需要注意瞬態計算的收斂與穩態計算有些不同，穩態計算只需要最終迭代達到收斂即可，而瞬態計算則要求每個時間步內均達到收斂。”
“時間步長的選擇有時候需要滿足CFL條件。可通過公式粗略的估計時間步長。”
其中，
為庫朗數，
為網格尺寸，
為局部速度。
“可以看出，網格越細密，則要求計算時采用的時間步長越小；流場中流體速度越大，則計算時要求的時間步長也越小。小的時間步長會極大的增加計算時間。因此若對計算時間有要求的話，則在划分計算網格時可以將網格適當畫粗一點，這樣可以使用更大的時間步長進行計算，不過網格粗了又會對計算結果有影響。”