工程中常用的数值模拟方法有哪些

港航（海岸及近海）工程水动力方向数值模拟按照模拟对象分类主要是：波浪、水流（潮流）和泥沙运动三类。针对这三类的数模商业软件主要有：丹麦水工研究所DHI开发的MIKE软件和Aquaveo开发的SMS软件。这两个软件基本上涵盖了模拟这三类所有的模块。

国内使用率最高的当属MIKE软件。MIKE软件自带的算例及使用手册较全，前后处理有可视界面，上手操作相对容易，且在Windows平台上即可进行前后处理以及串并行计算工作。但各模块对应的原理以及代码实现相关部分科学手册中涉及的不全面。当模拟计算出现问题时往往凭经验去调整，而不了解其本质。SMS软件在国内的热度低于MIKE，常常作为非结构化网格的剖分工具（当然SMS软件本身也包含潮流计算模块ADCIRC、波浪计算模块CGWAVE和BOUSS2D、泥物质输运计算模块RMA4和SED2D-WES等）。

开源软件：波浪传播变形模拟常用的有：FUNWAVE、SWASH、SWAN、WAVEWATCH等；潮流运动模拟常见的大、中尺度模型有：ADCIRC（SMS软件的潮流计算模块，已经不再开源）、MITgcm、BOM、DELFT3D、FVCOM、POM、SUNTANS、OPEN-TELEMAC、ECOMSED等（这些有二维的，有三维静压和非静压版的，有结构化网格和非结构化网格的，有的是物理海洋专业常用的海洋模型，这里就不严格区分了）；泥沙模型多数是集成在水动力模型中，像ROMS、FVCOM、DELFT3D、ECOMSED等都集成有物质输运模块。

对于小尺度流体运动及两相流等的精细模拟时，常见的商业软件有：FLOW3D、FLUENT；开源的有OPENFOAM等。更精细的微观数值模拟有LBM等，其计算代价也较大，往往需要到超算中心提交作业。另外，还有一些基于无网格方法的如SPH方法的开源程序也很多。

开源软件因为有源代码以及相应的手册、算例等，对其数值方法较为容易掌握，代码的修改也可自由实现。但编译、运行及前后处理较商业软件抽象的多，往往是无界面操作（Linux平台终端或者SSH远程终端下命令行操作），且多数是在Linux平台下编译运行的，因此门槛相对高些。

根据具体研究对象以及研究问题选择具体的软件代码，作为最常规的入门以及生产工具还是首选DHI开发的MIKE软件。

学习这些软件的前提还是得掌握专业基础知识。数值模型、物理模型都只是研究工具，借助他们去探索所研究的问题的本质。