隨著計算機技術的快速發展，基于計算流體力學(Computational Fluid Dynamics，CFD)的數值模擬方法應用越來越廣泛。CFD方法可選用多種湍流模型，能夠準確模擬流體粘性和湍流耗散過程，因此在對復雜風場的模擬方面相對AGDISP軟件具有天然的優勢。目前已有的研究主要集中在無人機懸停及前飛條件下的風場分布及近場霧滴分布，以定常流平均場模擬為主，還包括地面、冠層等因素對風場的影想研究。但由于旋翼尾流的復雜特性，對計算資源的消耗很大，已有研究尚無法對霧滴漂移全過程開展動態模擬。
CFD的主要原理是通過求解基本的流動控制方程包括連續性方程、動量守恒方程得到氣流速度時空分布。
由于湍流的復雜性，目前工程上通常使用雷諾平均方程(Reynolds-averaged Navier-Stokes equations，RANS)處理Navier-Stokes方程。雷諾平均將湍流瞬時運動分解為平均運動和脈動運動兩部分，把脈動運動部分對平均運動的貢獻通過雷諾應力項來?；?，通過湍流模型來封閉雷諾平均Navier-Stokes方程。除了流動控制方程不同，計算流體力學模型中的霧滴運動控制方程也比無粘方法要復雜得多，主要通過對拉格朗日坐標系下顆粒作用力的微分方程貝賽特-鮑瑟內斯克-奧森(Basset-Boussinesq-Ossen，BBO)方程進行積分來求解。
上述方程一般通過離散化進行數值計算求解，具體方式包括有限體積法和有限差分法等。
由于上述流動控制方程為非線性偏微分方程，無法得到精確解。CFD通過數值求解得到這些偏微分方程的近似解。目前常用的計算流體力學軟件Fluent、CFX、Openfoam等均基于有限體積法離散控制方程，將偏微分方程轉換為代數方程組，求得該方程組的解，作為偏微分方程的數值近似解。
由于有限體積法在商用計算軟件中的普及，目前針對植保無人機的風場模擬結果大部分來自有限體積法。但有限體積法受網格質量影響較大，其常用的迎風格式精度有限(2階精度)，在相同網格密度條件下，模擬旋翼翼尖渦時相對有限差分法更容易產生人工耗散，從而導致其模擬的翼尖渦耗散速度遠快于實際情況。實際應用過程中容易導致因計算資源不足而縮減時空精度或尺度。如圖1所示，低精度格式產生的翼尖渦在2個周期內耗散。目前基與商用軟件進行的植保無人機風場模擬結果表明，有限體積法的植保無人機施藥模擬尚無法完整復現旋翼翼尖渦發展過程，其非定常流場模擬準確性受到一定制約。
目前關于植保無人機下洗風場和施藥過程模擬的主流研究方向為有限體積法，如楊風波等基于Fluent模擬多旋翼飛機懸停狀態下的下洗氣流場速度分布及霧滴空間分布情況，并結合室內懸停實驗進行驗證。模擬使用了約560萬個網格，忽略了機身影響，使用k-ε湍流模型。從風場模擬結果看，其能夠反映整體風場空間分布形態，標記點平均風速模擬值與實驗測量結果誤差在9%以內，具有良好的模擬準確性，但對瞬時翼尖渦精細結構發生生長的模擬損失較大，難以觀察到翼尖渦發展演化過程。Shi等進行了前飛狀態直升機下洗風場和霧滴噴施的模擬，使用478萬個網格，采用了SST-k-ω湍流模型，成功模擬了植保無人機施藥霧滴地面沉積分布。該霧滴沉積模擬結果與田間試驗結果吻合度良好;但對風場發展并未關注，難以判斷是否具有良好的風場結構模擬準確度。Zhu等對定常流旋翼下洗風場作用下的霧滴沉積飄移過程開展了模擬，使用22.8萬個網格，采用定常模擬旋翼下洗風場。之后將粒子注入風場并模擬不同側風條件下的霧滴偏移沉積情況。該模擬未關注旋翼下洗氣流的非定常特性及翼尖渦演化等問題。張宋超等模擬了N-3型農用無人直升機航空施藥霧滴飄移過程，采用130萬個網格以及面源噴霧模擬，模擬結果與實驗結果相差較大，原因可能是實驗與模擬條件差異、熒光示蹤劑日光分解影響實驗結果等，模擬未關注風場分布情況。張豪等、楊知倫等對旋翼下洗氣流對噴幅影響，以及冠層對旋翼下洗氣流的影響進行了模擬，對有/無冠層情況分別采用734萬和590萬個網格進行模擬，與實驗結果對比最大模擬誤差在20%左右，從模擬風場結果看，旋翼翼尖渦結構并不清晰。上述研究主要集中于對植保無人機下洗風場及霧滴近場范圍沉積的模擬，并與實驗結果進行了對比。研究涉及模型結構地表、環境條件多樣，顯示了有限體積法良好的魯棒性和適應性。但受有限體積法格式精度條件限制，對流場精細結構的分析還較少，也尚未涉及大范圍霧滴運動分析。
與有限體積法不同，有限差分法將求解區域離散成差分網格，以有限個節點代替連續求解域，用網格上的差商代替格點上的空間導數，從而將微分方程轉化為以網格節點參數作為未知量的差分方程組，然后進行求解。
相對于有限體積法來說，有限差分法所采用的結構化網格更易于構造高階精度的數值格式。高階數值格式如加權本質無振蕩(Weighted Essentially Non-Oscillatory，WENO)/本質無振蕩(Essentially Non-Oscillatory，ENO)格式等可達4~5階精度，配合自適應網格技術，達到對翼尖渦演化的高時空精度模擬，能夠復現真實旋翼下洗流場的典型流動結構發展過程。
目前有限差分法還主要應用于基礎研究領域，如Xu和Weng基于NACA0012翼型單直旋翼，構建基于不同高精格式的驗證模型，使用137萬個網格。模擬結果可以明顯看出高精格式在相同網格條件下能夠保留更多的旋翼翼尖渦精細結構，并降低翼尖渦人工耗散，使其在更多周期后仍保持基本形態。Lakshminarayan等運用高精格式對微型共軸雙旋翼懸停風場進行了細致模擬，網格數量達660萬個，重點關注了旋翼面流動參數模擬精度及翼尖渦與旋翼作用及演化過程的模擬準確度。Kalra則利用嵌套網格加密旋翼翼尖渦區域，以高精WENO格式計算旋翼下洗風場結構，應用網格數量達2160萬個。研究發現高精格式算法可模擬多個旋轉周期后的翼尖渦結構演化過程，流動結構與室內實驗結果幾乎完全吻合，近地面展向速度剖面仍與實驗結果存在約25%的誤差。上述研究相對有限體積法擁有更高的模擬精度，能夠更好地模擬旋翼翼尖渦運動和耗散過程，但都未模擬復雜機身結構外形，也未涉及作物冠層及霧滴運動過程模擬，無法為植保無人機施藥過程模擬提供直接解決方案。
目前有限差分法在實際應用中仍面臨許多問題，如對于復雜外形的模型難以構建與該算法相適應的結構化網格，算法存在對于兩相流算法的兼容性問題，對作物冠層的建模方法尚未完善，對大空間三維建模的算力要求過大等，目前僅適用于簡單外形及環境參數作用下的流動機理研究?；谟邢薏罘址ǖ臒o人機施藥數值模型短期內仍難以推廣。
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