如何零基础入门仿真

因为工作原因，经常碰到各种原因需要学习仿真，但不知从何入手的新人。根据自己的经验和学习心得，总结了一些较为实际的快速入门方法与注意事项。本文主要针对需要学习使用现成商业软件做工程分析的新人，不适用于自己写代码的算法研究者。

0 学习目标与路径

带着问题学习，虽然看起来很功利，但是对于学习往往也是很实用有效的办法。学习目标应该是学会用XX软件分析XX问题，而不是简单的学会XX软件。

例如学习目标应该定位为学会用ANSYS分析零件强度，而不是简单的学会ANSYS。

初期入门应该着重于在一个基础问题上深挖，做精做好，然后再逐步向相近领域扩展。主流仿真软件可解决的问题和涉及的行业很多，也有诸多模块搭配方式。完全学会各种模块的操作及其各种可涉及的仿真是不现实的，也没有必要。即使针对特定行业特定问题的仿真软件，也很难凭借一己之力完全学会每个功能与操作。

仿真不可能通过看几本入门书，读几篇文章，做几个练习案例，或者找几个大牛指点下就能立刻精通。仿真从入门到精通，需要不断地探索与尝试，循序渐进，从能够做出看起来合理的结果，逐步成长到做出精确的结果。

1 理论知识学习

1.1 理论学习路径

虽然现在的主流软件已经极大的弱化了应用者对于理论知识的要求，但是理论知识懂得多确实对做仿真更有帮助。完全不懂理论知识，仿真能力就只能始终停留于低层次，不可能进一步提升。

理论学习最重要的是把物理机理、概念等基础的东西搞明白，理解仿真的物理过程。如果之前缺乏背景知识，至少对于重要的概念、方程、物理模型等有必要掌握物理含义，了解应用范围。

例如做设备散热仿真，至少三种传热方式（传导、对流、辐射）能够讲出各自的重要特点，对材料热传导系数、绝热表面等常见概念要清楚其物理含义和在仿真中的意义。

完全抱着理论书去深入钻研，至少入门阶段是不必要的。很多时候软件已经把理论知识和最佳实践总结固化为默认设置。按照默认设置，多数常规问题至少可以做出结果。带着初步了解的理论知识做仿真，可以加深对理论知识的掌握和理解。

没必要因为某些人在网上装大神，说做仿真得这也要懂那也要会，然后一对比发现自己很多不会从而很焦虑。人脑有极限，不可能记得住更不可能搞得懂那么多。

1.2 理论学习资料

最常用也最系统的学习资料就是各类基础课本，部分网站、微信公众号等渠道也有精炼过的理论知识体系学习材料。优秀的理论学习资料，应该能够通俗易懂的解释各类概念，又能讲清楚各个概念之间的联系、区别，形成知识体系。

课本学习的重点应该是了解物理过程和数学思想，练习题可忽略。也不建议专门花很多时间对教材后部的内容进行深入详细的学习。部分教材的高级内容还是利用数学技巧求某些特定问题的解析解，根本不适合于现代数值计算的思路，更不建议进行学习。

理论知识学习顺序建议为：基础理论 > 高级理论 > 数值算法

2 软件操作学习

2.1 软件学习路径

软件操作学习，核心在于贵精不贵多，掌握一个市场主流软件的核心操作就够用，不是同类软件数量或者各种花里胡哨的操作掌握得越多就越优秀。初期入门要专注于某一个软件的具体几个常用功能，能够自己独立操作解决问题，忌讳贪多求大。各主流软件无论是界面、工作流程等用户体验层面，还是求解算法等底层原理层面都类似，熟练掌握一个软件的操作，后续要切换其他同类软件很容易。

部分功能（例如模型参数化）对提升工作效率、防错等方面非常有帮助，建议掌握。

软件学习的过程中能够有人指导，带领入门，绝对是事半功倍的事情，可以节约很多时间，并避免某些弯路。

例如学习通过Fluent仿真风扇的气动噪声，合理的学习路径为：

湍流仿真流程走通，得到湍流仿真结果
基于湍流仿真的基础，能够实现气动声学的仿真
总结仿真流程，固化和参数化输入和输出数据

软件版本选择要跟上时代，用最新或者较新的版本，不要迷信所谓“版本经典”、“老版本稳定成熟”等说辞。版本更新所带来的新功能、界面优化、问题修复等，也是开发商对用户在使用老版本过程中提出的各类问题的响应。

不建议入门阶段使用开源软件，更不必要花时间详细了解算法和程序实现。对于定位于应用软件解决工程问题的用户，尝试利用开源从来就是吃力不讨好的事情。

2.2 软件学习资料

现在的环境中，学习资料非常多。核心点在于不要碎片化学习，更不应该做资料收藏家。仿真的学习需要理论结合实际，系统化的由浅入深。

软件相关的资料不仅有开发商自己的软件帮助文档、培训教材等第一手资料，各类网站、微信公众号、书本、培训课等渠道的第三方资料同样一大把。

不建议使用年代太久远的资料，因为不少过去的常用做法，随着硬件能力提升、软件功能更新等因素，变得不再适合现阶段的仿真。

典型如流体仿真使用的结构化网格，如今因为硬件能力提升、软件功能优化，以及对网格划分人工操作效率要求的提高，在多数领域已被非结构网格取代。

通常而言，软件类资料主要分为以下几类：

介绍性资料：主要是宣传介绍在某个行业的应用案例。这类资料可以在最初期选择学习目标阶段快速浏览，不必留存。
纯操作教程：主要是讲解某个简单案例的相关操作步骤。这类资料可以用于了解软件操作，择优收藏。
系统化培训资料：主要是系统化讲述某类问题的仿真过程、注意事项等。这类资料可以在熟悉软件操作后系统化学习某类仿真问题，建议收藏学习。

3 入门提高

3.1 行业知识

行业知识，可分为主要应用场景和行业标准两类。

应用场景的主要关注点，决定了仿真的需求。对于行业中仿真涉及较多的重要场景一定要深入了解物理过程，理解仿真设置背后的原因。同时也要通过分析对比，比较不同仿真设置下的结果误差。

通常，应用场景层面的了解，可利用5W分析法进行分析：

what：发生了什么问题？
who：这个问题涉及到哪些人？
when：这个问题发生在什么时候？
where：这个问题发生在什么地方？
why：为什么要处理这个问题？

不少行业针对特定场景，有行业标准对设计性能指标、实验方法等进行详细规定，更需要深入学习，做到仿真的设置有理有据。

例如机械零件疲劳寿命，需要仿真的原因在于零件失效中有很高比例是长时间运行的材料疲劳导致，需要通过仿真提前了解疲劳极限和危险区域。零件的载荷设置有多种方法，其各自的适用场景与误差则需要进行多种比对后进行归纳总结。对于重要零件的疲劳寿命，通常也有行业标准对实验方法进行讲解，需要学习掌握相关行业标准后，结合已有资料对实际产品的疲劳寿命进行仿真和误差分析。

3.2 学术资料

高水平论文是一种非常推荐的资料，特别是年代较近的论文更应该仔细阅读，详细了解背景、步骤、结果及其评判等。

论文包括期刊杂志论文（小论文）和硕博毕业论文（大论文）两类。优先推荐大论文，因为包含的细节、注意事项等更多更细，了解软件操作后，基本上照着大论文中的步骤能够做出来类似的结果。高水平期刊的新论文可以经常性订阅和关注，以了解行业动态和先进做法。

对于总结（review）和展望（prospect）文章，可以多阅读以熟悉问题的来龙去脉，了解前人的研究成果，明晰未来发展方向。

4 资源支持

4.1 硬件条件

硬件配套水平直接决定了仿真的水平。优越的硬件条件可以支持更复杂的仿真，也能够节约模型计算的时间。在预算允许范围内，尽可能使用更好的硬件。

4.2 同行交流

闭门造车式的独自学习是低效的。很多细节问题可能在学习资料上没涉及，从而迟迟难以解决。但是经过其他人的几句话提示，就能受到启发，甚至于不少问题就是被他人解决过的相同问题。

通过加入专业交流社群、择优参加软件开发商或者代理商组织的市场活动等方式，可以加强和其他同行的交流探讨，了解行业动向、发展趋势等信息。

5 后记

仿真属于高门槛高上限的工作。入门和提高没有捷径，多学习多实践是唯一的硬道理。

行业的专业英语词汇一定要认真背诵掌握，非常有助于看各种资料。毕竟，英语还是如今的世界通用语言，也是各类专业技术领域第一语言。

参考资料：

书本：《如何高效学习》

附：

之前初版被广泛转载，得到了不少支持和好评。最近根据自己的理解，对行文和内容做了一定的调整和补充，形成了第二版。修改的部分内容主要来源于：

客户培训和售后工作的总结
某些专业交流群中新手群友的交流

感谢各位读者和转载者，也祝各位读者能够把仿真学好用好，为自己带来价值。

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