如何入门数值模拟的学习?

[复制链接]
本人这方面小白一枚,希望有关大神能用比较直白的话给讲解一下。/ Y5 ]6 p- R; C& |
请问科学和工程方面的数值模拟有什么区别?
1 e5 @: Y: q, |9 `$ h7 Z& E* a有哪些值得推荐的书籍,课程?
, @' b! r4 ?: V: |' P7 k. i编程或者软件上是如何实现的?
8 u$ w' f% l# Q数值模拟在未来的前景如何?! ~& A1 N* n$ w. v
' h( |& Q, N$ B' C+ b
回复

举报 使用道具

相关帖子

全部回帖
那就一条条的来康康吧,说得不好的就假装没有看到吧
* n" c) b9 x; B5 E: U1. 科学和工程方面的数值模拟有什么区别?: S# Z0 s! o! d9 z7 U
这个科学研究和工程实际的差别其实还真不是特别大,因为数值计算的本质还是要准确合理地反映所研究问题的本质。但这个“合理”就比较有说法,使用者可以去简化所研究的问题,对不必要的外部结构、边界条件甚至本构模型都可以去简化,但是不能为了结果去“调整”设置。我想题主有这个问题是否是受到了理论研究中“解析方法”、“半解析方法”以及“经验公式”这一类处理方法的影响,的确在理论研究中,有些问题由于本身的复杂性,没有办法得到解析解,就只能通过大量的数据去总结规律,但是!在数值计算中,并不能通过调整参数去“凑”实验结果,因为这个的结果会受到很多因素的影响,最终的结果可能表现出“相对误差小”,但已经不具有表述实际问题的能力了,这个是初学者一定要注意的地方。1 C8 c5 A& L& U2 e& F' h
2. 有哪些值得推荐的书籍,课程?1 L8 A* U" I1 t
这个问题实际上就有点笼统了,因为数值计算方法涵盖的研究领域很多,我就以自己为例给你参考一下吧。
' b: M' v5 R& D2 K; H! v1 M本人是船舶行业,所以接触到的第一款有限元求解软件是MSC.Patran&Nastran(吐槽一下,bug真的太多了),这个软件有个好处就是非常直观,且可以让你直接接触求解文件(BDF格式),这一点我个人觉得是非常重要的,这对于你后面的进一步学习会有很大的帮助——了解求解问题的结构与内容!另外,由于这个软件的bug实在是太多了,在求解的过程中也会不断地让使用者去看求解文件,这个是很好的一个学习过程。
! b  l' {( L5 h* K0 j另外,前期关于数值计算的学习就是MATLAB上的了,这个内容主要是老师的课程,以基本的有限元方法在MATLAB里面实现为例,个人当时没有好好学,但是确实也是有用的,这个内容跟上面的求解文件的理解就更进一步——知道计算的原理。+ D. a. r6 Q% m4 ?" m- ?
目前主要使用的是ANSYS与ABAQUS,界面与操作友好程度让人感动!不过也是因为前期折腾多了,所以后面上手不同软件操作的时候很快。再多提一句吧,前处理还是得用专门的软件,建议不要用一个软件走到底,多半会累死吧!
  r1 D$ w4 K+ Y, `; G" T& f关于课程与书籍的话,个人建议买“入门到精通”系列,最主要的学习资料还是软件的官方教程与理论手册,这两样是最重要的,市面上的精通系列大多都是翻译官方教程与理论手册,而且很多错误!如果前期看不进去的话,可以看看清华大学的慕课——有限元分析及应用(曾攀教授),通过MATLAB与ANSYS进行教学讲解,非常推荐!% u: G4 {( F2 T' O  v9 d; L
3. 编程或者软件上是如何实现的?/ ?- }3 l; [/ ]
至于这个问题,我最初的认识来自于结构力学,里面涉及到了有限元方法,这个我就不细说了吧,有时间再慢慢写吧(还没有在逼乎里面写过方程),有兴趣的话可以去看看,不过这个内容在问题2的那个慕课里面有介绍呐!% c! J" [9 c& ?! T5 Q, d
4. 数值模拟在未来的前景如何?
  o7 F! U% J3 u3 j9 h+ c现在数值计算在不同领域的科研中占比还是差别较大,所以还是要结合行业来看,最少我所在的领域对于数值计算还是比较看重,当然是指自行求解和开发,用软件的话,大家都会!  |& j; i9 r5 N- _/ s4 R; F
总的来说,数值计算前景是好的,但千万不要仅限于操作软件,理解“黑匣子”里面的本质才能走得更远。; v' N$ E/ f5 a  I2 ?. _3 G
以上,就是这么多吧,不知道有没有错别字,害,罢了,将就着看吧!
发表于 2021-11-27 13:28:56

举报 回复 使用道具

数值模拟是一个很宽泛的概念,又叫数值仿真,在很多学科中都会用到。从蛋白质结构到地壳运动都有相关的数值模拟研究,几乎覆盖所有理工科,不同学科研究对象研究方法千差万别,所以讨论学习方法还需精确到具体学科。
9 T/ n/ I; M8 e1 f: p! R简单谈谈土木领域的。9 ?1 o  a; }: J4 ^
对于一根梁,一根柱子,在简单的荷载和边界条件下,用弹性力学来计算其内力和位移,可以得到一些简单的微分方程,方程的解常常可以写成解析式的形式。. D/ f* s2 M9 H: e
而在实际工程中,不仅仅只有一根梁,而是复杂的结构。构件也不是严格弹性的,而是弹塑性甚至带有粘性的,用力学得到的是极其复杂的微分方程组,一个人穷极一生都算不完,甚至有些是超越方程,没有解析解,只能用数值方法(有限元法、有限差分法)得到数值解。数值解是一种近似解,当误差小到可以接受的时候,数值解就能被用于工程领域。0 x3 l5 S0 Q, Q
至于数值模拟怎么入门,首先要认识到数值模拟只是工具,只起到辅助作用,验证研究者和工程师的结论。以前老师们基本要求我们先学好专业基础,然后要熟悉软件操作。关于计算机是怎么实现数值模拟的,怎么编程,我想这不是一个“怎么入门”的问题了。
7 h: n/ u9 Z0 v0 V& o理论方面,推荐普通教材就好,另外用什么软件看软件的用户手册,跟着学案例就行。
+ K' Q3 t; h9 w- ?最后,数值前景我不敢妄下定论,给我直观的感受是写纯数值模拟的论文越来越难发表,尤其是好的期刊上。
发表于 2021-11-27 13:58:56

举报 回复 使用道具

懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
liangbingquan
活跃在2022-11-6
快速回复 返回顶部 返回列表