能源动力类计算机软件使用情况调研

周骛　徐鑫　徐洁

摘 要 在高质量人才的培养过程中需充分注重相关专业计算机软件使用能力的培养。本文对能源和动力工程不同专业的在读学生、教师、研究与技术人员进行了调研，了解相关专业软件的使用情况，结果显示，使用较广泛和使用频率较高的软件主要包括计算流体动力学仿真软件、数据分析和科学计算软件、机械制图软件和数据采集软件等。调研结果对教学课程内容的安排和教学改革的设计有一定的参考作用，也为相关学生、研究和技术人员在学习选择上提供了参考。

关键词 能源动力 软件 使用情况 流体动力学 科学计算

中图分类号：TP319                                 文献标识码：A  DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.02.078

Investigation on the Use of Energy and Power Computer Software

——Arrange teaching content for software practice course

ZHOU Wu[1][2]， XU Xin[1][2]， XU Jie[1][2]

（[1] School of Energy and Power Engineering， University of Shanghai for Science and Technology， Shanghai 200093;

[2] Shanghai Key Laboratory of Multiphase Flow and Heat Transfer for Power Engineering， Shanghai 200093）

Abstract In the process of cultivating high-quality talents， we need to pay full attention to the cultivation of computer software use ability of related majors. In this paper， students， teachers， researchers and technicians in different majors of energy and power engineering were investigated to understand the use of relevant professional software. The results show that the widely used and frequently used software mainly includes computational fluid dynamics simulation software， data analysis and scientific computing software， mechanical drawing software and data acquisition software. The research results can be used as a reference for the arrangement of teaching content and the design of teaching reform， as well as for the relevant students， researchers and technicians in the choice of learning.

Keywords energy and power; softare; usage; fluid dynamics; scientific computing

0 緒论

随着计算机技术的飞速发展，社会信息化程度极大提高，各行业的长足发展也与数字化计算机技术紧密相连。在高等院校的学生培养过程中，毫无疑问应充分考虑到相关行业对于计算机软件使用的实际需求，开设相应的计算机软件理论和实践课程，培养学生使用计算机软件以解决实际问题的能力。为给相关专业本科生培养计划中计算机软件课程选择及内容安排提供参考，本文就目前常用的能源动力类的计算机软件使用情况进行了调研和分析。

1 问卷设计

针对能源动力行业常用的几类软件，如以Ansys为代表的计算流体动力学仿真软件、以Matlab和Python为代表的数据分析和科学计算软件、以AutoCAD、Solidworks和ProE为代表的机械制图软件、以LabView为代表的数据采集软件、以Aspen Plus为代表的流程系统模拟软件和以Abaqus为代表的结构力学计算软件等，分别调研不同类型软件的使用频率以及各软件的受欢迎和推荐程度。

问卷共12题，前2题对问卷人员的身份和研究方向进行了解，第3题调研不同类别软件的使用频率，第4-8题分别调研各类软件中不同软件的使用频率，第9-11题分别了解Ansys和Matlab软件中使用频率较高的模块，第12题调研大家对各软件的推荐程序。

问卷以能源和动力相关专业的部分在校师生及毕业生为主要发放对象，通过微信等途径发放电子版调研问卷，共获得271份有效问卷。

2 调研结果及分析

通过对填写问卷人员的身份进行统计，发现在读学生和已工作人员分别为157和114人，具体专业主要包括制冷、热能、动力机械、工程热物理、化工机械、新能源、流体力学、流体机械等方向，基本涵盖了动力工程及工程热物理学科的相关方向，样本具有一定的代表性。对不同类型软件的使用频率进行调研，如图1所示，其中平均得分高表示软件使用频繁。1-2分到表示使用很少，3分表示仅使用过几次，4分表示偶尔使用（约每月一次），5分表示经常（约每周一次），6非常频繁（约每天都用）。图1的结果表明使用最频繁的是机械制图软件，其次是科学计算类软件，计算流体动力学软件和图像处理软件，其它类型的软件使用较少。

在机械制图方面，目前主流软件包括AutoCAD，Solidworks，ProE和UG。从图2可见，用户常用的机械制图软件是AutoCAD和Solidworks，[1]分别占了68.27%和50.18%（调研中可以多选，下同）。

在科学计算方面（图3），Excel由于其上手容易，操作简单，目前仍是大部分用户做简单计算的首选;自1984年Matlab首次发布后，迅速得到用户的青睐，随后其功能逐渐完善，发展成了一个集数值处理、图形处理、图像处理、符号计算、文字处理、数学建模、实时控制、动态仿真、信号处理为一体的数学应用软件。作为一款强大的科学计算软件，其丰富的功能以及友好的界面让许多用户备受好评，在此次调研中也有超过一半的用户使用。

在流体力学计算方面，目前可用的软件种类较多。如图4所示，Ansys软件Fluent模块的使用人数占了被调研人员的一半，其次使用较多的是Ansys软件CFX模块，这也表明该软件已成为主流，其物理模型多样，且计算快，稳定性和准确性好。[2，3]Comsol，Fortan以及OpenFOAM开源软件等的使用人数次之。也有一部分人（55人，以学生为主）没有使用过这类软件。

在数据采集方面，并没有某一类软件特别突出，如图5所示，有34.32%的用户选择了数据采集設备自带的软件，35.42%的用户仍然对Matlab情有独钟。这可能是由于较多设备自带软件一般都有数据采集和存储功能，数据量不大时一般也不需要特殊的数采软件。LabView作为一个完全的仪器开发系统软件，其功能也包括数据采集系统，其由于大大简化了程序设计，具有省时高效等诸多优点，[4]因此受到24.35%的用户的选择。

图6展示了按学习意愿或推荐度排序后的统计结果。可见，最受欢迎或最常用到的五个软件分别是：Ansys，Matlab，Python，AutoCAD和Solidworks;其中Python这一后起之秀，由于在深度学习和人工智能方面显示出强大功能，近几年受到相关人员的较高推荐。若将相同类型软件并为一类，即Ansys、Fortran和COMSOL均主要用于物理场仿真计算，Matlab和Python用于科学计算，AutoCAD和Solidworks用于制图，则排名前五的不同软件类型为流体力学计算软件（Ansys，Fortan或COMSOL），科学计算软件（Matlab或Python），机械制图软件（AutoCAD或Solidworks），数据采集软件（Labview）和流程模拟软件（AspenPlus）。

3 结论

本文对能源和动力工程相关专业涉及的计算机软件使用情况进行调研，结果表明使用较多的包括用于流体动力学计算的Ansys软件（主要是Fluent和CFX模块），科学计算的Matlab和Python软件，机械制图的AutoCAD和Solidworks软件等;这为教师课程安排和学生学习方向提供了参考。

参考文献

[1] 林玲玉，王攀攀，张蒙蒙.AutoCAD、SolidWorks在机械制图教学中的应用[J].黑龙江科学，2020，11（17）：84-85.

[2] Heat and Fluid Flow; Research Conducted at CONICET Has Updated Our Knowledge about Heat and Fluid Flow [Comparing Ansys Fluent  and Openfoam   Simulations of Geldart A， B and D Bubbling Fluidized Bed Hydrodynamics][J].Computers， Networks & Communications，2020.

[3] 方坤.计算流体力学的几种常用软件[J].煤炭技术，2006（12）：124-125.

[4] 张立霞.LabVIEW软件应用教程[J].电子世界，2020（14）：80-81.