
【化】 numerical simulation
數值模拟(Numerical Simulation)是通過數學模型和計算機算法對物理現象、工程系統或自然過程進行近似計算和可視化分析的技術手段。其核心在于将連續的實際問題離散化為有限個計算節點,利用疊代求解方法逼近真實解。該技術廣泛應用于航空航天、能源開發、氣候預測及材料科學等領域,例如NASA使用ANSYS Fluent軟件模拟火箭發動機燃燒室内的湍流反應流場(來源:NASA Technical Reports Server)。
從方法論層面,數值模拟包含三個關鍵步驟:①建立控制方程(如Navier-Stokes方程描述流體運動);②空間/時間離散化(常用有限元法、有限體積法);③代數方程組求解(采用LU分解、共轭梯度法等數值計算方法)。英國皇家工程院在《計算工程發展白皮書》中指出,現代數值模拟的誤差控制已能達到工程實用要求的0.5%-2%精度範圍。
國際标準化組織(ISO 9001:2025)将數值模拟列為産品研發的強制性驗證環節,要求關鍵工業部件必須通過ISO/IEC 26324認證的計算軟件進行虛拟測試。美國機械工程師協會(ASME)出版的《驗證與确認指南》詳細規定了網格獨立性檢驗、實驗數據對比等驗證流程标準。
數值模拟是一種通過數學模型和計算機技術,對現實世界中的物理現象、工程問題或自然過程進行仿真和分析的方法。以下是其核心要點:
數值模拟的核心是将複雜的連續問題(如微分方程)離散化,轉化為計算機可處理的有限個離散點或網格上的近似計算。例如,用有限差分法将連續空間劃分為網格節點,或用有限元法将物體分解為小單元進行局部求解。
數值模拟已成為現代科學與工程的核心工具,但其結果需結合實驗和理論交叉驗證,以确保準确性。
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