在這個答案中，我主要寫了關於差價合約的文章，但是對於FEA或其他模擬技術，同樣的觀點也應適用。

CFD主要用於設計優化和設計的參數研究。以下是一些示例，展示了工程師如何使用仿真

1. 選擇設計：閱讀：使用CFD增強機翼性能的概念研究。本文展示了使用CFD從眾多候選設計中選擇最佳設計的方法。工程師經常進行仿真，以從眾多中選擇。

2. 使用CFD進行形狀優化：本文給出了使用CFD優化機翼形狀的示例。而且，這個令人讚嘆的YouTube視頻是工程師使用CFD軟件（ OpenFOAM）和遺傳算法的一個很好的例子。 CFD可以在不實際構建大量原型和測試的情況下進行更好的設計（這是一個昂貴且漫長的過程）。實際上，設計優化是使用CFD的最常見方法。根據此調查，機械設計工程師最常使用CFD（請注意：我不知道報告的真實性）。

3. 在難以進行實驗的模擬中/可能會消耗大量資源（或生命）： 可以模擬無法進行實驗的應用，例如高超聲速再入飛行器中的傳熱（此處的示例）或人體內的血流用計算機和最終設計可以進行測試。另一個例子; CFD用於在風洞模型上放置探針。例如，CFD給出了模型表面上停滯點的位置，我們可以在其中放置壓力探頭，然後在實際的風洞中測試模型。本演講介紹了差價合約和風洞如何相互補充。如果沒有實驗結果，CFD也可用於預測結果（模型上到處都沒有探頭）。

4. 實驗設施本身的設計和優化：模擬通常用於設施本身的設計。例如，此報告描述瞭如何使用CFD設計風洞。

5. 要建立理論模型：這在宇宙學中很常見。科學家根據模型進行仿真，並用實驗數據進行驗證。這個反复的過程可以更好地理解物理學和宇宙的運作。 NASA天體物理學小組對超大質量黑洞做了一些模擬，此視頻詳細介紹了。

6. 在電影，藝術和動畫中：此問題和下列答案在Scicomp.SE上顯示出，作用是什麼差價合約必須播放電影和動畫……（免責聲明：我已經問過這個問題）。

7. 其他一些應用程序：昆蟲飛行的空氣動力學，使用CAA進行噪聲計算，天線和天線的設計使用CEM的隱形技術， CFD在食品工業中的應用等。

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此列表將繼續... 歸根結底，CFD是一個虛擬的風洞，它是一個工作台，工程師可以在不製造/建造任何東西的情況下測試他的想法。因此，如果根據已知的模型/實驗對結果進行了驗證，則可以依靠CFD方法對幾何形狀或形狀進行輕微更改。同樣由於CFD結果，工程師可以對他/她的實驗結果充滿信心。這就是為什麼術語驗證。 此處是驗證測試用例的良好資源。

乾杯！

總結其他答案：工程師需要定性地了解模擬的進行方式，但是他仍然需要運行模擬以獲得定量答案。

此外，模擬還可以使工程師改變略微調整參數（ Monte Carlo模擬）以評估解決方案的穩定性或誤差範圍。例如，這通常在電路仿真中完成，以評估設計對組件值公差的敏感性。

當使用複雜的計算機模型時，工程師應該對預期結果（Balpark值，預期行為）有一個大致的了解。在大多數情況下，這些結論都是基於（非常）簡單的模型，最好可以手動檢查。

最大的原因是為了消除人為錯誤的可能性。在構建模型本身。使用建模軟件作為黑匣子受到了廣泛的歡迎，並且被認為是非常專業和冒險的。當結果與預期的結果有很大出入時，人們應該問的第一個問題是“模型是否構造正確？我不是犯了（愚蠢的）錯誤？”

第二個原因是獲得。更簡單的模型在理解過程中充當了墊腳石。理解模型後，更容易知道要進行哪些更改才能找到工程問題的解決方案。因此，模型是設計過程中的工具。

正如我的流體講師多年以前所說，“如果數學與現實不一致，那麼數學是錯誤的”。您可以輕鬆地用“模型”，“理論”或“模擬”一詞來代替“數學”一詞。

使用模擬的工程師應該對解決方案有一個很好的了解，而不必知道答案是什麼。用於模擬。它們是有區別的。這就是工程師的經驗至關重要的地方，也是為什麼經驗不足的工程師在進行仿真時應始終受到良好的監督。

工程師使用仿真的原因多種多樣，這取決於他們從事的工程領域和工作的內容。一些工程師使用仿真來確認他們的設計，而另一些工程師則使用仿真來尋找設計或材料中的潛在弱點。

仿真的另一個方面是，他們允許工程師考慮一些“假設情況”，以確定更改參數後會發生什麼。可以用來查看性能的上限和下限，或者可以導致設計更改，在某些情況下還可以進行總體重新設計。

同樣，根據工程領域，在考慮模擬時，模擬也很有用。當需要增加或擴大規模時，例如通過增加新的開發對水分配系統的影響，或需要對地下礦井的通風系統進行更改。

模擬也可以進行以下研究：-對材料和資源流動的影響：各自管道系統中的油或水，通風網絡中的空氣，從一個或多個礦山到加工廠或多個加工廠的礦石-混合礦物產品，擴展公共交通範圍-鐵路，公路，電力等交通基礎設施&通信網絡-更改交通系統時的交通流量：道路阻塞或加寬，改組為單向交通，介紹 暢通無阻的道路和禁止在道路兩側停車-用於民用的地下空間的設計，例如
地下停車場，火車站或地下礦井中的隧道和車站。 -用於項目經濟和投資目的的財務NPV評估

進行多次模擬比構建某些模型並使其災難性地失敗總是更便宜，更審慎。

正如我大學的另一位講師所說，那是在“醫生埋葬他們的錯誤，建築師計劃錯誤的藤蔓，工程師被他們的錯誤殺死”。

在我的特定領域（地下涵洞設計）中，我們不斷進行有限元分析。我們幾乎永遠不會根據結果更改設計。我們知道（通過各種因素，主要是先前的經驗和保守的假設）設計是否良好。我們進行分析以向他人展示我們的設計很好。我們可能會調整某些內容，但是它從未實質性地更改過。

通常，建築法規和監管機構會指定某些要求來證明設計的可接受性。有時，運行模型或多或少地繞過了這些障礙，因此，知識和時間較少的人可以快速確定相關事實，而不會陷入細節上。

總結-我並不是要成為glib，而是：

工程師使用FEA /數值模擬，因此我們可以在法庭上展示一些東西，而不是大腦物質的含量。

附錄：

在我們的報告中，我們還希望（和我們的保險公司真的非常喜歡我們）能夠說出“模型說明...” 。

我設計了電動機，並在設計過程中使用了電磁有限元分析。電機設計人員擁有許多出色的分析技術，可以使我們在某些​​關鍵參數（轉矩，電流消耗，速度等）下非常接近電機的實際性能。但是，這要求我們做出某些可能正確或無效的假設。例如，我可能假設通過某一鋼路徑的焊劑分佈均勻，或者我可能假設某個縫隙中的焊劑洩漏量一定。這些類型的假設通常是完全有效的假設。我使用FEA的原因之一是要確認我所做的假設是正確的。如果它們是有效的，那麼FEA結果將為我提供我所期望的。如果它們無效，那麼FEA結果將幫助我弄清楚我的錯誤假設是什麼。

我使用它的另一個原因是，有些電機參數無法通過分析技術很好地確定。例如，轉矩波動（隨著轉子旋轉而產生的轉矩變化量）很難用分析技術來完成。我知道某些電機類型的紋波更差，並且我知道極與槽的某些組合比其他組合和其他經驗法則具有更好的紋波，但是FEA可以幫助您量化。

我使用FEA的另一個原因是對設計進行了微調。如果我的設計幾乎可以完成我想要的工作，那麼我可以嘗試提高效率或減小磁體厚度或其他任何方法。

因此，我用它來進行以下操作：1）檢查我的假設，2）解決使用分析技術無法輕鬆完成的問題，以及3）微調我的設計以提高性能或降低成本，或者只是使其更好。所有這三者都要求我在開始FEA流程之前對設計有很好的了解。這並不意味著我從不對結果感到驚訝或不學習任何東西，但是當這些驚奇發生時，您可以確定我會回去並試圖找出問題所在。

舉一個實際的例子：我父親是一家大型國有公司的結構工程師；他的專長是為建築（主要是建築物外牆）繪製圖紙，通常是合理的“確定”，併計算特定的內容，例如螺釘/螺栓的尺寸，間距，必要的支柱尺寸等。他們在大型結構上工作，例如飛機場，歌劇院，摩天大樓。計算上的一點變化（例如，較小或更小的螺釘）可以節省數十萬歐元。

在退休前的最後十年，他主要使用GWBasic（！）編寫幾乎沒有自己編寫的程序。這意味著，他直接使用了自己知道的方法，並且早在他的領域將計算機引入GWBasic程序之前就已經使用過。您可以稱其為某種微不足道的數值模擬，但實際上，它只是一個榮耀的袖珍計算器（實際上，他之前在帶可編程磁條的袖珍計算器上也做過同樣的事情。）

在他的工作中，開始出現專業的有限元軟件，並且他不時地將它們用於非常複雜的項目。從來沒有真正提出新的結果，而是總是要找出某種方法是否可行。也就是說，在他的工作範圍內，一切都與鋼筋等的負載有關；出於明顯的原因，人工計算大多簡化為線性情況（然後再加上100-200％的安全裕度）。有限元素為建築有趣的建築開闢了全新的世界。

有了有限元素，他可以使很多更接近實際需求（或者人們相信），但是顯然現在很難（或者對於像他這樣的人）完全無法驗證結果。並相信我，在這方面“風險”是非常突出的事情；如果城市中一幢大建築物的外牆倒下，人們會死亡，工程師最終將入獄。驗證假設，或迭代找到最佳位置等。但是非常需要他們必須知道總體上會發生什麼。這與科學中的情況相同，在科學中，您沒有事先為預期結果進行推理的實驗就是垃圾。

沒什麼可說的，但是在運行模擬之前了解結果並不知道確切的數值，而是基於了解問題的物理原理對解決方案抱有一定的期望。通常，工程師會設置問題並選擇一般方法，當我們最終將問題表述為方程組和邊界集時，我們會尋求數學家的幫助，以幫助我們以最有效的方式解決問題。通常，工程師是那些定義方程式的人，數學家會解決它們。如果您對彎曲不了解，儘管可以解決雙調和方程，但您的解決方案可能不會設置正確的偏轉。當數學家學習使用求解pde的工具時，他可以解決大多數pde問題，例如。機械工程師雖然會理解求解器的基礎知識，但不會嘗試使用它來解決雷達成像或電流。