学习目标与路径

仿真要基于工作中碰到的问题学习，保证多数学习的内容可以短期内用得上，而不是学完了就忘了。对于学习目标，应该是通过XX软件分析XX问题，而不是简单的学会XX软件。例如学会通过Fluent分析飞机的升力和阻力， 而不仅仅是学会Fluent。

Fluent软件广泛应用于汽车、航空、化工、建筑、电子等诸多领域，可处理包括湍流、传热、燃烧、相变、气动噪声等诸多问题，完全学会各种可涉及的仿真既不现实也没必要。初期入门应该着重于在一个基础问题上深挖，做精做好，然后再逐步在相近领域上扩展。

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立刻精通。这中间需要探索与尝试，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 理论基础学习

1.1 学习路径

虽然Fluent软件通过流程化的工作界面以及大量内置的各种参数与默认设置，已经极大的弱化了理论知识的要求，但是了解理论很多时候还是必要的。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。

理论知识学习，最重要的是了解自己要处理的问题所涉及的物理机理相关内容。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，了解不同概念之间的联系。

不少文章、言论等说做仿真需要懂这个会那个，而且各个方面都是要求到专家到博士的层次，从而引发学习者的焦虑和自我怀疑。这个实属没有必要。人脑有极限，实际的时间和精力也是有限的，不可能记得住更不可能搞得懂那么多。

入门CFD，如果确实之前没有学习过流体力学，需要对以下流体力学的基础知识点进行定性的了解，知道一些概念：

流体力学的研究对象、流体的属性

l几个重要方程（连续性、动量、能量、RANS）的基本物理背景

l湍流的基本知识、流场的结构、湍流数值模拟方法

对于数值计算，建议了解以下概念：

l网格的概念、单元类型与质量

l几种常用的边界条件及其搭配方式（入口、出口、壁面等）

l时间步长、迭代次数、计算收敛判定依据

例如做建筑物风载荷仿真，至少几种常用的湍流模拟方法（LES、RANS、DES）的优缺点和适用场景能够定性描述，空气粘度，边界层等概念有所了解并清楚含义，并能够在仿真中判断计算是否收敛。

1.2 理论学习资料

基础知识学习最常用也最系统的方式就是各类基础课本，主要是流体力学基础教材和传热学基础教材。后续可根据个人情况再适度补充数值计算相关的基础概念，以及实际工作所涉及的多相流、燃烧、声学等相关的知识点。

公司有内部自己精炼过的系统化理论知识资料，有需要的客户可联系我们。

优秀的理论入门资料，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，学习后可形成系统化知识体系。

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。

2 软件操作学习

2.1 学习目标

        软件操作学习，核心在于贵精不贵多，不是各种操作掌握得越多就越优秀。初期入门要专注于自己常用的具体几个功能，实际工作中能够独立操作解决问题，忌讳贪多求大。不建议入门阶段花时间详细了解算法和程序实现，以及UDF（user-defined function）等需要复杂二次开发的内容。

        部分功能对于提升工作效率、防错等方面非常又帮助，可以进行学习和掌握。Fluent中典型如通过参数化和表达式定义边界条件。

例如学习通过Fluent仿真风扇的气动噪声，合理的学习路径为：

l湍流仿真流程走通，得到湍流仿真结果

l基于湍流仿真的基础，能够实现气动声学的仿真

l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需求、问题的响应。

对比最新版（目前是2022R2）和多年前的老版本（例如15.0），会发现软件在计算效率、界面设计、功能扩展等方面均实现了加强。

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。

        软件学习资料主要分为以下几类：

l介绍性资料：宣传介绍在XX行业的成功客户、应用案例等

l纯操作教程：讲解某个简单案例的相关操作步骤

l系统化培训资料：系统化讲述某类问题的仿真过程、注意事项等

公司内部有系统化的Fluent入门培训材料，有需要的客户可联系我们。

ANSYS官方也有相当多的各种资料可供学习研究：

lANSYS Help（帮助文档），既有软件操作相关内容，也有理论知识讲解，无论初期入门还是后期深入，都是必备资料

lTutorial（教程案例），可在ANSYS官网自行下载，了解某一类问题的特定做法，并熟悉软件基础操作

lANSYS Learning Hub（ANSYS学习中心，需付费），包含系统详尽的各类课程，以及学习提升路径指引，可深化对仿真的理解

不建议使用年代太久远的资料，因为不少曾经的常用做法，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。

典型如结构化网格，过去会因为节约硬件资源且结果准确性够用，而被广泛应用。如今因为硬件能力提升、软件代码优化后可容忍更低质量单元，以及对网格划分人工效率要求的提高，在多数领域已被非结构网格（多面体网格等）取代。

3 入门提升

3.1 行业知识

行业知识，可分为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其物理过程，理解仿真设置背后的原因。同时也要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：

lWHAT：发生了什么问题？

lWHO：这个问题涉及到哪些人？

lWHEN：这个问题发生在什么时候？

lWHERE：这个问题发生在什么地方？

lWHY：为什么要处理这个问题？

不少行业针对特定应用场景，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AMCA 210标准为事实上的风扇性能评估的国际标准，详细描述了风扇的性能指标计算公式、测试方法等，对于风扇类仿真的学习，需要进行详细了解。

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），可以多阅读以了解问题的来龙去脉，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，也能够节约时间用于结果评估等工作，而不是把时间都耽误在模型过度简化、漫长的计算等待等无价值事务上。

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。

加入专业交流社群、择优参加一些研讨会等市场活动，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。ANSYS原厂会不定期发布各类市场研讨会信息，可以通过微信公众号等渠道加以关注。

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、多思考总结是必不可少的。

        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。