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。
8 K! r k$ o% G, r) B简单谈谈土木领域的。
, J- l4 c, \2 `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, M6 M* F- v1 p$ 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。- Q) P8 Q- I6 {5 L3 N
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。
! x5 r6 O0 m$ x5 D: w0 X# Q* U3 }9 ]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。; @1 @: U% S4 H+ |! O. L' ^! Z" L$ n
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。 |