如何零基础入门仿真（ANSYS Fluent篇）
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。
由于笔者自己是做CFD仿真的，因此本文内容安排上主要针对做CFD仿真的新人，且偏向于ANSYS Fluent相关。结构、电磁等其他领域的仿真入门可参考借鉴本文的部分观点和方法。另外，本文适合于使用商业软件做工程分析的新人，不适合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Fluent分析管路压力损失问题，而不是学会使用Fluent。 从软件选型的角度，ANSYS Fluent和西门子Star-CCM是CFD市场主流软件，常规CFD问题二者选一不会错，其他软件因为用户太少、功能欠缺等各类原因，就不推荐了。对于某些小众领域特定的问题，可能Fluent和Star-CCM都效果不佳，则可以使用其他在特定领域有强大优势的软件（例如COMSOL在电镀问题的仿真能力较强）。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。Fluent可解决的问题和涉及的行业很多。完全学会各种可涉及的仿真是不现实的，也没有必要。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。阶段 1：愿意运用仿真分析解决问题，并能够处理简单问题，结果大趋势正确
阶段 2：可处理较复杂问题，能够定性分析和实验结果的差异性
阶段 3：固化仿真的设置方法和输入信息要求，并总结成规范性文档
阶段 4：通过二次开发实现仿真自动化，可基于仿真结果指导设计变更方向
1 理论知识学习
1.1 理论学习路径
虽然Fluent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重复劳动的体力活层级，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。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。数值算法的知识通常可不用去详细了解细节，能够清楚几种离散格式的优缺点和应用场景即可。例如做设备散热仿真，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，通常时间上也不可行。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。按照软件的默认设置，多数常规问题至少可以做出结果。更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，CFD入门必备的基础课本包括流体力学、热力学和传热学。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可供参考。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，从而通过阅读和整理形成自己的知识体系。理论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。部分教材的练习题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处理思路。若需要深入理解，可多阅读相关的高级教材，深入理解各类物理概念、数学处理方法及其适用的物理场景。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
初期入门要专注于具体几个常用功能，能够自己独立操作解决问题，忌讳贪多求大。 与此同时，Fluent、Star-CCM乃至其他CFD软件，工作流程类似，底层原理相通，因此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（例如基于函数表达式设置边界条件）对提升工作效率、防错等方面非常有帮助，建议掌握。 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。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。介绍性资料：主要是宣传介绍在某个行业的应用案例，例如XX行业解决方案。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。
软件学习资料最重要的是开发商自己的第一手资料。ANSYS官方重要学习资料包括：
与此同时，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，可择优学习和保存。不建议使用年代太久远的资料，因为不少过去的常用做法不再适合现阶段的仿真需求。典型如老版本Fluent中需要使用基于C语言代码的UDF处理某些特定的设置，如今绝大多数都可以使用语法类似于Excel公式的函数表达式进行处理，从而减少了工作量。3 入门提高
3.1 行业知识
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。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。例如风扇的气动性能，AMCA组织编写了系列化的标准详细规定了风扇性能指标定义、实验设备类型、结果数据处理与误差分析等内容，需要深入学习了解。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）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
硬件性能直接决定了仿真的水平。优越的硬件条件可以支持更精细更复杂的仿真，也能够节约计算的运行时间。在预算允许范围内，应该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都没涉及，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。
