计算机模拟技术
计算机模拟的应用领域与前景
计算机模拟的应用领域与前景计算机模拟是利用计算机技术对实际系统进行仿真、计算和预测，以达到优化、设计、控制、管理等目的的方法和技术。
它广泛应用于物理、化学、材料科学、生物、医学、交通运输、环境、能源等领域。
计算机模拟技术的应用不断扩大，前景无限。
一、物理、化学领域计算机模拟在物理、化学领域的应用主要是揭示分子、原子尺度下的物理、化学现象，解析分子结构的活动动力学过程。
计算机模拟能够利用分子动力学技术，对分子、原子的运动和相互作用进行数值计算，从而预测物质的性质和反应过程。
例如，在药物开发领域，计算机模拟能够对药物与生物分子相互作用的过程进行模拟，为药物的研发提供重要的参考。
在材料科学领域，计算机模拟能够模拟材料的力学性能、热性能、输运性能等，并预测材料的结构和性能，为新材料的研究提供支持。
二、生物、医学领域计算机模拟在生物、医学领域的应用主要是模拟、预测、设计生物大分子的三维结构和生物过程的动力学过程。
计算机模拟能够预测由基因编码的生物大分子的折叠，自组装和相互作用的动态过程。
例如，计算机模拟能够对蛋白质的折叠过程进行模拟，因而能够更好地了解蛋白质的 3D 结构、稳定性和功能性。
在医学领域，计算机模拟能够将药物与分子的相互作用和药物效果进行模拟，为药物设计提供帮助。
三、交通运输领域计算机模拟在交通运输领域的应用主要是模拟交通流的运动过程，分析交通流的稳定性和拥堵现象。
交通仿真技术是交通规划和交通管理的一项重要技术。
例如，通过交通仿真技术，可以模拟车辆在城市路网中的行驶行为和拥堵现象，从而为城市规划和交通管理提供支持。
四、环境、能源领域计算机模拟在环境、能源领域的应用主要是模拟环境污染物在空气、水、土壤中的扩散和传递过程，以及新能源的利用和开发。
例如，在环境风险评估中，计算机模拟能够预测污染物在环境中的扩散和转移，并反映出其对环境和人体健康的影响程度。
在能源领域，计算机模拟能够对各种新能源的研发进行模拟，例如太阳能、风力发电等。
计算机模拟仿真技术
图12-4 国家大剧院效果图
图12-5 国家大剧院结构仿真模型
计算机模拟仿真技术
2．ABAQUS 软件
ABAQUS软件是一套功能强大的工程模拟有限元软件，其解决 问题的范围可从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。
ABAQUS包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库，并 拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，包括 金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性 泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。
土木工程概论
计算机模拟仿真技术
计算机模拟仿真技术
1．ANSYS 软件
ANSYS软件是由美国ANSYS公司开发的大型通用有限元分析 程序，包括结构分析、热分析、电磁分析、流体分析和耦合场分析 五大部分，可以分别就结构方面的静力、模态、谐响应、瞬态动力 学、特征屈曲、非线性、冲击、碰撞、多目标优化等方面进行分析。
作为通用的模拟工具，ABAQUS除了能解决大量结构（应力/ 位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，如热传导、质 量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析及压电介质分析。
1.2 工程事故与灾害的反演
对于地震、洪水、火灾等很多自然灾害，如果用真实的 试验来进行反演，几乎不可能；另外像核电站、大坝等一些 大型结构的事故也几乎不可能进行重复试验。计算机模拟仿 真技术则可以进行灾害与事故的反演，帮助人们了解结构破 坏的过程，寻找事故的原因。因而计算机仿真在这些领域中 具有非常重要的意义。
ANSYS在钢结构和钢筋混凝土房屋建筑、体育场馆、桥梁、大 坝、隧道以及地下建筑物等工程中得到了广泛的应用，它可以对这 些结构在各种外荷载条件下的受力、变形、稳定性及各种动力特性 做出全面分析，从力学计算、组合分析等方面提出全面的解决方案， 成为了土木工程师所喜爱的功能强大且方便易用的分析手段。
计算机模拟在化学反应研究中的应用
计算机模拟在化学反应研究中的应用在化学科学研究中，计算机模拟技术又称分子模拟技术，是一种重要的手段。
它通过计算机高速处理的方式，模拟分子和材料的物理化学性质变化，实现对化学反应等现象的预测、分析和模拟。
该技术已经在计算化学、生物化学、材料科学等多个学科中得到广泛应用，成为许多领域中的常规工具。
一、计算机模拟技术的原理计算机模拟技术基于分子间相互作用力，通过求解微分方程组，来描述体系在不同时间点下的状态演化过程。
它可以分为经典分子动力学模拟和量子化学模拟两种模拟方式。
1.经典分子动力学模拟经典分子动力学模拟是一种能够重现宏观现象和微观结构中的动力学特征的计算机模拟技术。
它的基本原理是，通过求解牛顿运动方程，在类似理想气体或刚性球体等经典粒子体系中计算其动力学行为，获得这些粒子的位置、速度、加速度等信息，并据此预测它们在时间上的演化过程。
它的应用范围非常广泛，包括溶液动力学模拟、气象模拟、材料科学中的分子设计等。
2.量子化学模拟量子化学模拟是一种以波动函数为基础的计算机模拟技术，适用于分析小分子和分子间相互作用力等。
它的基本原理是，基于量子力学理论，求解分子中的基态波函数，从而得出分子的电子密度、能量变化、化学键等信息，实现模拟分子系统的性质变化和反应机理。
二、计算机模拟技术在化学反应中的应用计算机模拟技术在化学反应中得到广泛应用。
下面就介绍其中两个重要案例。
1.催化反应中的计算机模拟催化反应是一种在反应条件较温和下，加速化学反应速率的化学过程。
其中最常使用的催化剂是固体催化剂。
在固体催化剂作用下，化学反应发生于多相界面，其反应过程和反应路径非常复杂，目前尚不完全清楚其机理。
但是，计算机模拟技术可以预测反应物、反应中间体和反应产物之间的相互作用，并帮助科学家进一步研究催化剂的性质和结构，为实验提供了重要的指导作用。
2.生物分子模拟生物分子模拟在研究分子的三维结构、分子动力学和生物分子化学等方面具有重要意义。
计算机仿真技术
计算机仿真技术计算机仿真技术（Computer Simulation Technology）是指利用计算机模拟系统或过程的方法，通过数学模型和仿真软件来探索和研究实际系统的行为。
在计算机仿真技术的支持下，研究者可以通过对虚拟系统的模拟和观察，对真实世界中的复杂系统进行分析、测试和验证，以获取数据并获得新的洞察力。
一、计算机仿真技术的发展历程计算机仿真技术的发展可以追溯到20世纪早期，当时计算机的出现为仿真技术提供了强大的计算能力，但由于硬件设备和软件工具的限制，计算机仿真技术的应用受到了一定的限制。
随着计算机技术的迅猛发展和计算能力的不断提高，计算机仿真技术得到了广泛应用，并在各个领域取得了显著成果。
二、计算机仿真技术的应用领域1. 工程领域计算机仿真技术在工程领域的应用非常广泛。
例如，在建筑工程中，可以利用计算机仿真技术对建筑物的结构进行模拟，以确保其稳定性和安全性；在电力系统中，可以利用计算机仿真技术模拟电力网络的运行情况，进行负荷分析和故障诊断等。
2. 制造业计算机仿真技术在制造业中的应用也非常重要。
通过对生产线、工艺流程等进行仿真模拟，可以提高生产效率、降低成本，并优化生产过程。
3. 医学领域计算机仿真技术在医学领域的应用也越来越广泛。
例如，在手术模拟中，医生可以使用计算机仿真技术进行手术前的演练，以提高手术的准确性和安全性；在药物研发中，也可以利用计算机仿真技术进行药物分子的模拟，以加快研发过程。
4. 交通运输计算机仿真技术在交通运输领域的应用可以帮助人们更好地规划交通路线、优化交通模型，并提高交通的效率和安全性。
5. 军事领域计算机仿真技术在军事领域中的应用也非常重要。
通过对战场环境的模拟和训练，可以提高士兵的训练质量和作战能力，同时减少因真实演习而产生的风险。
三、计算机仿真技术的优势和挑战1. 优势（1）降低成本和风险：利用计算机仿真技术可以在虚拟环境中进行实验和测试，降低了成本和风险，同时减少了对实际系统的依赖性。
计算机模拟技术及其应用领域
计算机模拟技术及其应用领域计算机模拟技术是指利用计算机进行仿真和模拟的技术手段。
它通过对现实世界的对象、过程或行为进行数学或逻辑模型的构建和模拟实验，以获取相关的数据和结果。
随着计算机技术的不断发展和应用，计算机模拟技术在各个领域中得到了广泛应用，如工业制造、医学研究、天气预报、交通规划等。
本文将详细介绍计算机模拟技术的基本概念、步骤以及其在不同领域的应用。
一、计算机模拟技术的基本概念1.1 模型：模型是指对真实对象或过程进行抽象和简化后得到的一种描述方式。
在计算机模拟技术中，模型是进行仿真和模拟实验的基础。
1.2 仿真：仿真是指对模型进行计算和运算，模拟出对象或过程的行为、变化和结果，以便获得相关的数据和信息。
1.3 模拟实验：模拟实验是通过对模型进行多次的计算和运算，得到一系列的数据和结果，并进行分析和验证，以便对现实对象或过程进行预测和优化。
二、计算机模拟技术的步骤2.1 确定研究的对象：首先需要确定研究的对象，即需要进行模拟和仿真的现实对象或过程。
例如，研究某个生物系统的行为，或者研究某个工业流程的效率等。
2.2 构建数学或逻辑模型：根据研究对象的特点和目的，构建相应的数学或逻辑模型。
这些模型需要准确地描述对象或过程的行为和关系。
2.3 编写模拟程序：根据构建的数学或逻辑模型，编写相应的计算机程序，用于对模型进行仿真和模拟实验。
2.4 运行模拟程序：将编写好的模拟程序运行起来，对模型进行计算和运算，得到一系列的数据和结果。
2.5 数据分析和验证：对得到的数据和结果进行分析和验证，与现实对象或过程的实际情况进行对比，以验证模拟的准确性和可靠性。
2.6 优化和调整：根据分析和验证的结果，对模型进行优化和调整，以提高模拟的准确性和可靠性。
三、计算机模拟技术的应用领域3.1 工业制造：计算机模拟技术在工业制造领域中的应用非常广泛。
通过对生产过程的模拟和优化，可以提高生产效率、降低生产成本，减少资源浪费。
计算机模拟在材料科学中的作用
计算机模拟在材料科学中的作用材料科学作为一门交叉学科，对于材料的研究和开发起到了至关重要的作用。
而其中，计算机模拟技术则是材料科学中应用广泛、影响深远的一种方法。
一、计算机模拟的发展计算机模拟是一种利用计算机对物理过程进行数值模拟和计算的技术，它的出现源于计算机和数学的发展和应用。
在现代材料科学中，计算机模拟领域的应用逐渐扩大和深入，涵盖了材料的结构、性质、功能等多个方面。
随着计算机模拟方法日益成熟，其在材料科学领域中的应用也变得越来越广泛。
目前，计算机模拟被广泛用于材料制备、材料特性研究、材料设计与优化等方面。
二、材料制备材料制备是材料科学中的一个重要阶段，而通过计算机模拟对材料的制备过程进行模拟和优化，可以大大提高材料的制备效率和质量。
目前，主要的材料制备方法包括溶液法、气相法、电化学法等。
而计算机模拟技术可以通过分子动力学模拟、量子化学计算等手段，对这些材料制备方法进行数值模拟和优化，从而实现材料制备的精细化和高效化。
例如，通过计算机模拟技术，可以研究金属材料的晶粒生长过程，克服传统热力学方法中忽略界面动力学信息、具有高度理想性前提的局限，预测晶粒相长、变形等晶体形变机理以及探究其对金属材料力学性能的影响。
三、材料特性研究材料的结构、性质和功能是材料特性研究的重要内容。
计算机模拟技术在这方面的应用也十分广泛。
例如，通过计算机模拟技术，可以研究材料的晶体结构、材料缺陷和材料表面状态等多方面特性，在理论上预测材料的性能和行为。
这些理论预测不仅可以为实验提供指导，还可以帮助人们发现材料中尚未被发现的特性。
例如，在薄膜领域中，通过计算机模拟技术，更好地研究了薄膜材料的物理、化学特性及生长机理，这对薄膜材料的合成和应用具有十分重要的意义。
四、材料设计与优化材料设计与优化是材料科学中一个非常具有挑战性的问题。
在这方面，计算机模拟技术无疑是一种强大的工具。
通过计算机模拟技术，可以在理论上实现材料的设计和优化，这有助于人们更好地选择和开发符合要求的材料。
计算机模拟与仿真技术
计算机模拟与仿真技术计算机模拟与仿真技术是一种利用计算机系统对真实世界进行模拟和仿真的方法。
它能够帮助我们理解和预测真实系统的行为，提供有效的决策支持和问题解决方案。
本文将介绍计算机模拟与仿真技术的定义、应用领域和发展趋势。
一、计算机模拟与仿真技术的定义计算机模拟与仿真技术是利用计算机系统对现实世界进行虚拟重建和模拟的一种方法。
它通过数学模型建立、仿真算法设计和计算机程序实现，将现实世界的关键参数和行为进行精确描述，使计算机系统能够模拟和模仿真实世界的运行过程。
二、计算机模拟与仿真技术的应用领域1. 生物医学仿真：计算机模拟与仿真技术在生物医学领域的应用非常广泛。
例如，在药物研发过程中，可以使用计算机模拟与仿真技术来模拟药物分子与靶标的相互作用，加快新药研发的速度和降低成本。
2. 交通仿真：交通仿真是计算机模拟与仿真技术的一个重要应用领域。
通过建立交通流模型和仿真算法，可以对城市交通拥堵、交通信号灯优化等问题进行模拟和分析，为交通管理和规划提供科学依据。
3. 工业制造仿真：在工业制造领域，计算机模拟与仿真技术可以帮助企业优化生产过程，提高生产效率和产品质量。
通过建立工厂生产线的模型，可以对生产工艺和设备进行仿真和优化，提前发现潜在问题并采取相应措施。
4. 航空航天仿真：航空航天仿真是计算机模拟与仿真技术的典型应用领域。
通过建立航空航天系统的模型，可以模拟飞行过程中的各种环境和工况，测试飞行器的性能和安全性。
仿真结果能够指导飞行器的设计和改进，提高飞行安全性。
5. 城市规划仿真：在城市规划领域，计算机模拟与仿真技术可以帮助规划者模拟和分析城市发展和变化过程。
通过实时地模拟城市的人口流动、交通状况和资源利用情况，可以为城市规划和管理提供决策支持。
三、计算机模拟与仿真技术的发展趋势1. 精细化模拟：随着计算机硬件性能和计算能力的提高，计算机模拟与仿真技术能够实现对系统行为的更加精细化模拟。
通过提高系统模型的精确度和仿真算法的效率，可以更准确地预测系统的行为和性能。
目前较为先进的计算机模拟方法
目前较为先进的计算机模拟方法
目前较为先进的计算机模拟方法包括以下几种：
1．分子动力学模拟：通过数值求解原子和分子间相互作用的牛顿运动方程，模拟材料或分子系统在不同条件下的行为。
它可以研究物质的结构、性质和动态过程。
2．有限元法：将复杂的连续介质分割成离散网格单元，在每个单元上建立合适的数学模型，通过求解离散方程来模拟结构、流体、电场等领域中的力学问题。
3．计算流体动力学（CFD）：基于流体力学原理和数值计算方法，对流体流动和传热问题进行模拟和分析。
它广泛应用于空气动力学、汽车工程、气候模拟等领域。
4．多体系统模拟：通过模拟和计算一组相互作用的粒子、原子或分子之间的运动，来研究集合体的性质和行为。
例如，蒙特卡洛模拟和分子动力学模拟等方法。
5．神经网络和机器学习：利用神经网络和机器学习算法，通过建立模型对数据进行训练和学习，从而实现对复杂系统的模拟和预测。
这些方法在各个领域中都有广泛应用，包括材料科学、生物医学、金融等。
6．量子化学模拟：基于量子力学原理，通过计算和模拟分子和材料的电子结构、能量、反应等性质。
它在研究催化剂设计、药物发现等方面具有重要应用价值。
以上仅是一些较为常见和先进的计算机模拟方法，随着科学技术
的不断发展，还会涌现出更多新的模拟方法和技术。
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计算机模拟技术课程名：计算机模拟技术计算机模拟是在科学研究中常采用的一种技术，特别是在科学试验环节，利用计算机模拟非常有效。
所谓计算机模拟就是用计算机来模仿真实的事物，用一个模型(物理的-实物模拟；数学的-计算机模拟)来模拟真实的系统，对系统的内部结构、外界影响、功能、行为等进行实验，通过实验使系统达到优良的性能，从而获得良好的经济效益和社会效益。
计算机模拟方面的研究始于六十年代，早期的研究主要用于国防和军事领域(如航空航天、武器研制、核试验等)，以及自动控制等方面。
随着计算机应用的普及，应用范围也在扩大，现在已遍及自然科学和社会科学的各个领域。
在农业方面，我国从80年代开始进行作物生长发育模拟模型和生产管理系统的研究，目前有一定基础的：在小麦方面有北农大、中科院；棉花方面有中国农业大学、中国棉花所；水稻方面有江西农科院；在土壤水份、水资源及灌溉方面西北农业科技大学。
目前影响较大的有比较成形的有江苏省农科院。
目前的主要成果有：我国主要农作物栽培模拟优化决策系统RCSODS(水稻)和WCSODS(小麦-江苏省农科院)、MCSODS(玉米-河南省农科院)、CCSODS(棉花-中国农业大学)等。
计算机模拟特别适合于实验条件苛刻、环境恶劣(如真空、高温、高压、有毒有害的场所)、试验周期长，花费大的场合。
农作物的生产系统就很适合于计算机模拟：农作物的生产受各种条件的影响，不同作物、不同品种也有差异。
比如，要想提高一种作物的产量，就先要作试验，通过试验了解这种作物的特性：抗旱性、耐寒性、对氮、磷、钾哪种肥更有效等。
但农业的田间实验不能保证精度(除人为可控条件外，还有许多随机因素)、周期长(周期一年)，耗费大。
可通过计算机模拟来实现：先建立这种作物生产系统的数学模型(依靠专业知识或试验数据。
一般来说，诸如作物产量和农业环境的关系可用微分方程或其它方程来描述)，通过计算机模拟来找出这种作物的生长与农业环境相互作用的关系，以及各种条件之间的协迫情况。
不仅可大大节省实验经费、加快研究进度(周期一年的实验结果几秒钟内即可得到)，这种模拟软件的开发还可与农业生产管理系统，决策系统相联系，实现对农作物生产的预测、分析、调控、设计的数字化和科学化。
作为一门课程，不是研究某个特定系统的模拟问题，而是了解计算机模拟的一般过程、基本原则，掌握基础知识，掌握建模及动态模拟的一般方法。
第一章计算机模拟概述1.1 计算机模拟技术●研究对象在一个计算机模拟问题中，我们研究的对象是一个系统。
系统：一些具有特定功能的、相互之间按一定规律联系着的实体的集合。
如作物的生产系统可看作由作物、环境、技术、经济等要素构成的。
各要素之间相互影响、相互联系，称为系统的相关性；一个系统是一个整体，整体内的各个部分不能分割，各因素之间必须相互协调，不能在任何一个环节出问题，才能使系统达到优良的状态，称为系统的完整性。
●目标计算机模拟的目标是了解系统的各个实体之间的相互制约关系，从而使系统在预定的目标下达到最优和完善。
如在作物生产系统中，怎样控制、实施各水、肥、栽培技术等，从而使产量最高，以获得最优的经济效益。
●方法模拟的方法是先建立系统与环境相互作用的数学模型，用数学模型来类比、模仿现实系统(一个数学模型就是从数学上表达系统各因素之间的数量关系，或各因素之间协调的规则；从整个模拟过程来看就是一个算法，或一系列数据，这些数据综合描述一个系统过程或现象的重要行为)，然后在数学模型和对系统深刻了解的基础上，开发模拟软件，用影响系统目标的因素作为输入，通过计算机技术来表达系统各因素作用的状态。
从数学的角度来看，模拟的过程就是对数学模型求解的过程，并把系统过程演示出来。
●基础知识可见，对一个系统进行计算机模拟，(1) 要对模拟对象有深刻的了解。
如：一个公交车调试系统，要编制一个好的调度程序，必须先对现行系统作周密的调查，搞清哪些是影响调度程序的成分及实体，如现有车辆数、每车载客数、每趟车花费的时间、沿途乘客的密集程度、乘客的一般去向、乘客高峰期的人数等。
只有经过周密的调查研究，才能形成一个完整的模拟系统；作物生长模拟系统中，也要搞清影响作物生长的各因素，具备丰富的专业知识，否则不能建立起精确的模型。
在对一个系统的动态特性不完全清楚的情况下，有必要通过实验获取数据，以用于数学模型的建立。
(2) 要有数学知识。
一般研究的系统较复杂，不能用简单的函数或方程来描述，要综合使用各种数学方法，才能使模型准确、可靠。
(3) 计算机知识和编程技巧。
软件应完整地实现系统的数学描述，输出应直观、形象，如三维可视化输出等。
软件的开发是项目的重要工作，也直接影响模拟的效果。
软件的编写可使用任何编程语言，如C、VB、Java等。
专门的语言如GPSS，GPSS是面向对象问题的离散事件的专用模拟语言，优其适用于排队系统。
1961年，IBM公司发表GPSS的第一个版本，后来又有其它公司的各种版本。
标准的版本有52个模块，每个模块用特定的名称和图形来表示其功能。
现在一般常用的语言都有模拟库(已编好的用于实现模拟功能的函数)专门用于模拟软件的开发。
1.2 系统的分类可模拟的系统各种各样，不同类型的系统用不同的模型来描述。
系统的分类方法很多，重要的分类方法是按系统的状态是否随时间变化．．．．．来分：一个行为与时间有关的系统称为动态系统待研系统：静态系统：系统的行为与时间无关；用静态模型来描述，一般为数学方程、逻辑表达式等。
如，电路的布尔表达式；电路中电压与电流的关系；系统的稳态解公式等动态系统：连续系统：系统的状态随时间连续变化；常用微分方程来描述；方程对所有时间点有效。
如，卫星运行轨道，作物生长量等确定性系统：系统的输出完全由其输入来描述，即系统输入与输出按某种规则一一对应集中参数模型：用常微分方程来描述，即方程中的导数不是偏导数分布参数模型：用偏微分方程来描述，但一般用集中参数模型近拟表示随机系统：系统的输出是随机的，有规律的存在一族随机变量，且随机变量序列与时间有关(随机过程)。
在确定性系统的模拟中使用随机变量的研究方法称为蒙特卡罗方法．．．．．．离散系统：系统状态的变化只在离散的时间发生；动态方程只在离散点上有效；一般为随机系统。
如，库存问题；企业的管理系统等离散时间系统：时间步长固定；常用差分方程来描述离散事件系统：用事件来表示系统在时间间隔内的变化；常用概率模型来描述1.3 建立数学模型对一个系统，确定其类型后有助于选择合适的方法建模，建模的一般步骤可分两个大的阶段：(1) 实质内容模型阶段：首先对模拟对象进行调查(了解系统，搜索模拟所需的信息)、实验(参数估计等统计推断方法，确定参数及参数的敏感性)、分析(将信息分类、量化，确定描述系统的规则)，尽可能全面地掌握系统的基本特性、运动规律以及中间状态(最好是有对系统有深入了解的专业人员参与)，通过分析和逻辑推理，揭示系统内的规律。
(2) 形式数量阶段：在调查、实验、分析的基础上，进一步揭示系统内部的数量关系，并对其进行数学处理，即对系统用数学形式来描述：用变量描述系统状态，用各种数学方程定量表示各变量之间的相互联系，用递归方程描述系统状态的发展趋势。
多数情况下，建立一个好的(能真实的描述系统，有代表性，能准确的模拟系统的数量信息，与实际系统较吻合)数学模型不易，优其是复杂多变的系统或系统本身的特性尚不完全清楚的情况(如对农作物开发新品种)。
所以在数学模型建立后，必须进行模拟验证，如与真实系统相差较大，则要重新建模或修改模型。
所以一个好的数学模型必须经过多次模拟，不断修改、完善，才能得到。
一个数学模型是描述系统行为的一个算法或一系列方程，工程中对系统建模应先建立系统的需求规格说明，在制定模拟规划之前予以充分讨论，过程中需考虑以下因素：(1) 模型中需考虑哪些有效的因素：一个系统可能有不同的行为(如一个作物生产系统中有作物的长势、产量、质量、病虫害等)，但不一定所有这些因素都要建立在模型中。
模型中需要考虑的因素是：真正能简化系统的建模；对系统易于建模、测试和维护；使用较少的计算资源；对研究的系统有直接作用的。
(2) 建模细化到什么程度：根据系统的需求确定细化的程度，是只须建立一个简单的模型，还是要对系统行为精确描述。
在模型的准确性和花费之间求得平衡。
(3) 与系统有相互作用的哪些外部环境．．．．考虑在建模中：如在作物生长模型中，气候、水、肥等。
(4) 在建模中采取什么技术：首先，是基于物理的方程，还是基于测试数据。
如果基于物理的方程，是用微分方程，还是差分方程，考虑不考虑随机因素等。
这个问题常由专业人员根据系统的专业知识来决定；如果基于试验数据，则建立经验方程。
(5) 建模时必须获得什么样的数据：如林木生长模型中，需要胸径、树高、材积等数据。
另外还需考虑这些数据的方便的输出形式，以及模型需要的计算资源，如模型需要占用的内存、磁盘空间、消耗的CPU时间等。
(6) 建模和测试模型需多长时间，多少人力、物力、财力：随着模型复杂性的增加，成本也会增加。
一般可从简单开始，随着应用逐步完善。
(7) 如何验证和确认模型：必须确认建立的模型被正确实现，模型所描述的行为与真实系统匹配到可接收的程度，才能有价值。
那么以什么标准来衡量。
现在已有验证、确认与签定(VV&A)技术来证明和验证模拟的精确性。
以上问题应列在系统需求说明书中，并应用于最高层次：在实际的模拟问题中，可能将系统分解为子系统、组件，在对各组件、子系统建模时仍须遵从以上规则。
模拟步骤：Array(1) 明确系统(2) 建立模型(3) 模型变换(4) 软件设计开发(5) 测试检验(6) 评估、对结果的评价和分析一个模拟项目中各项工作的过程应该是一个迭代过程，如图1-1所示。
下面通过实例来说明模拟过程。
1.4 应用举例1.4.1 两物体追逐问题。
设有一架歼击机追踪一架敌方轰炸机，假设两机相距10公里以内可实施攻击，且须在12分钟内完成追击任务，否则认为追击失败。
设两机初始位置如图1-2所示。
问题：对轰炸机的任一条特定航线，模拟歼击机的追击过程。
分析：在这个系统中，是对指定的轰炸机的一条航线而言，模拟歼击机的追击情况：歼击机按什么航线飞行，何时完成追击任务。
能否歼灭敌机由在规定的时间内两机随时间变动的距离而定，所以实施功击的时间、距离是要输出的数据。
在时刻t 两机距离由歼击机在t 时的位置决定，而t 时的位置依赖于其速度和航向。
为使模型简单，作如下简化：(1) 设两机在同一平面飞行。
于是三维问题转化为二维问题。
(2) 设歼击机的速度(必须考虑的因素) V F 是常数(20km/mim)。
变速须用微分方程描述，而常速即可用一般方程表达，求解更简单。