被实验支架掩盖的真相

这是一个真实的故事 

几年前，我和一位了不起的博士合作，这位博士的学历足以亮瞎我的眼睛。如果告诉你他毕业于哪家名校，我会被骂死。

我请这位博士做仿真，计算水流中一种柱子的阻力。当时我还有点不好意思，请这么一位大牛，研究这么简单的问题，会不会以为我太外行。

博士很客气，表示会认真研究这个简单问题，而且要用我提供的实验数据，来检验他的仿真。这回我明白了，他要练练手。

本来以为，过三天，博士就会做完仿真。没有想到他让我足足等了三个月，一点消息都没有。打电话催他，他告诉我，一言难尽，请我去他的办公室，亲自看看仿真结果。

我很纳闷，这么简单的问题，有什么一言难尽，难道他有什么重要发现？还是要我加钱呢？

他从头开始给我讲他的仿真，首先，他用了五千万的网格。当时我这没见过世面的样子，直接吓呆了，我做这个仿真，舍得用五十万网格就到顶了。难怪三个月没有消息，用这么多网格，运行一次的时间，够我运行100次了。他又用了当时最先进的大涡模拟，运行时间又加一个数量级。

还有很多设置，有的听说过，有的没听说过，反正就是豪华，各个细节用到了最先进、最精致的仿真方法。

我不断点头，极力掩盖我的惊讶，唯恐被他发现我很无知。同时，我暗暗心痛，如果按照这个工作量，得补给他多少费用啊。

终于博士展示完了他的豪华仿真过程，亮出仿真结果。仿真计算的阻力系数，是实验测量的两倍，仿真的误差是100%。这也太荒唐了，别说用多么豪华的仿真，就是闭着眼睛瞎猜个数，也不会差这么多。

我打起精神，立即拿出我甲方的尊严，博士立即认识到他乙方的位置。

他很懊恼地告诉我，为了找到哪里产生了误差，他对比了不同模型、不同算法、不同网格、不同……。这三个月，他调用了最好的计算机，夜以继日地分析，初步有了结论。用这三种模型，阻力相差3%；用这两种算法，阻力相差2%。而且他有重要发现，网格对结果影响很大，可以带来5%的差异。

我不得不打断他，仿真过程中，有什么原因会产生100%的误差吗？他毫不犹豫地回答，绝对没有，而且他的仿真，保证偏差不会超过10%。

好，用这么多时间分析这些不会产生10%以上偏差的原因，有什么意义吗？

我作为工程师，相信误差另有原因。于是请博士打开仿真结果的图像，我从头到尾看，各项数据都很正常，我也很纳闷，两倍的阻力从哪来的？ 

我建议，把柱子分为几个部分，分别看看哪个部位产生的阻力过大。他很惊讶，从来没有想过这么看仿真结果。我更惊讶，这么简单的方法，他毕业的那个名校不教吗？

这是个工程常识，如果你看一个物体的总阻力，不知道为什么阻力这么大，最好把它分为几个简单的面，看每个面的阻力是否超出常规，可以很快找到有可能减小阻力的部位。

他很兴奋地从仿真结果中，分别读出不同部分的阻力，发现底部阻力最大，占总阻力的70%。可以推测总阻力大了100%，应当是底部阻力算错了。

我们一起看底部的流动，还是没有看出异常。正是大家愁眉苦脸的时候，我突然笑起来了。我想起来，做实验的时候用了一个很粗的支架支撑底部，实验基本没测到底部阻力，所以测量到的阻力很小。把仿真结果减去被支架遮盖的底部阻力，仿真结果与实验结果正好一致。

事实证明，博士的仿真很好，只不过他不知道做实验必须用支架。也不是他一个人不知道，很多做仿真的人会忽略支架，一般带来的误差在10%以内，也就稀里糊涂地当成仿真的误差被消化了。可惜他的运气不好，这次支架太粗。

这个故事还没有结束

既然实验的支架影响这么大，为什么之前没有发现呢？因为实验测量数据和实际使用中的数据一致，说明实验数据是完全正确的。

实际使用的时候柱子底部没有支架，在水流中的阻力应当与仿真计算的阻力一致，不应当与实验一致，应当是实验测量的两倍。但是实际使用的阻力很小，与实验很接近。为什么？

为了解决这个问题，我们使用高速录像，观察实际使用的时候到底发生了什么，发现底部长时间被气泡包裹，将底部与水流隔离开，与底部有支架的效果类似。

实验数据完全正确，但是实验状态错了。

最后真相大白：

仿真是没支架、没空泡

实验是有支架、没空泡

真实是没支架、有空泡

虽然仿真与实验都精益求精，但是与实际使用状态不一样，出发点就错了，还被这个该死的支架掩盖了真相。

现在你知道，做个好工程师有多难。

你要知道所有带来误差的原因，你会发现，需要付出比产品还高昂的成本。我们好像是瞎子，凭借感觉和好运气，在森林中试出一条路，即使我们安全地走出森林，对森林也知之甚少。

真相躲在一层又一层的面纱后面。即使你觉得已经抓到数据、通过验证，完美也可以是个笑话。

忘记数据一致就正确的共识，调用你的嗅觉、听觉、直觉、感觉，从更多的角度寻找真相。

本篇文章来源于微信公众号: 陆姐说