机械工程师需要学习Python吗？

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本文将探讨机械工程师是否需要Python知识，以及Python在机械工程中的应用。

很多人认为机械工程与任何类型的编码平台无关。大多数机械工程师不喜欢计算机编程，因此他们没有看到自己错失的机会。随着电动汽车、自动驾驶和自动化的发展，下一代机械、航空航天和汽车工程师必须能够将机械工程概念与计算机语言相结合。这将使他们能够更快地模拟或自动化想法。

例如，Python是一种非常简单有效的编程语言。它可以在几秒钟内解决复杂的问题。Python的多功能性意味着即使你是机械工程师或汽车工程师，它也可能非常有用。

Python在机械工程领域的应用并非详尽无遗。

Python在机械工程中的应用

以下是Python在机械工程中主要应用的领域：

数值分析

Python最常用于执行数值分析。分析地解决涉及线性方程和常微分/偏微分方程的问题需要很长时间。在机械工程中，经常存在边界条件，这使得数值分析问题更加难以解决。

想象一下，你试图计算流经管道的液体的压力差。不仅计算答案需要很长时间，而且很难获得准确的数据并绘制差异图。通过使用计算机语言，你可以获得图形模拟并快速解决这些难题。

如果你学习数值分析和编码，你就可以在制造业、汽车业、能源业，甚至软件公司（作为热力工程师）的机械工程职位中找到工作。谷歌和Facebook等软件公司聘请机械和热力工程师来确保其数据库和集群系统的温度保持在合适的范围内。

为了评估不同的设计，这些工程师使用MATLAB或Python等编程语言编写脚本，并将它们输入到CFD软件中。鉴于Python比C++更容易使用，谷歌的工程口号是“能用Python就用Python，必须用C++才用C++。”

热力学

Python可以用来解决传统的热力学问题。无论问题涉及化学动力学还是流体力学，你都可以通过使用代码快速解决任何问题。在现实世界中，你如何完成任务或解决问题并不重要。你可以花费60%的时间解决数学和热力学问题，然后快速完成项目的其余40%，或者你可以花费20%的时间使用Python解决这些问题，并将重点放在手头的任务上。

你的效率决定了结果的每个其他组成部分。Python丰富的库和用户友好的语法可以使解决复杂问题相对简单。

计算流体力学(CFD)

这是Python编程表现优异的另一个领域。PyCFD语言用于制定和解决偏微分方程，使用Navier-Stokes方程计算流体体积，并通过边界元法解决边界值偏微分方程。

这对机械工程师及其企业整体而言具有三个重要意义。

• 首先，请记住，就像你可以在编写脚本后使用同事的代码一样，公司其余的人也可以使用它们。每个人都受益于节省的时间，你的团队合作也将因此得到改善。

• 其次，通过在Onshape等软件程序上编写特定功能的脚本，我们可以进一步改进自动化。总之，这使我们能够快速轻松地开发独特的功能用于我们的项目中。这些包括自定义梁、翼型、直齿轮、光线追踪器和布线等。

• 最后但同样重要的是，Python使我们能够自动化否则难以或费力的巨大计算。该语言在浮点数学方面表现出色，最多可达17位有效数字。Python是像PyTorch这样的数学复杂的机器学习(ML)框架的理想基础语言。

机械工程师从Python编程中能获得什么，而MATLAB和Excel不能？

Excel和Google Sheets在企业中广泛使用是有充分理由的。电子表格提供各种基本操作，因此即使是新手用户也可以快速完成复杂的工作。

但是，Excel和类似性质的应用程序有一些限制。数据越多，Excel运行速度越慢。然而，对于大型数据项目，Python是主导的数据科学工具。

Python的高级功能不仅加快了代码创建速度并提高了问题解决方法的可靠性，而且科学界也已经拥有大量可立即使用的库。

这些包括专业的科学程序NumPy和SciPy，但这仅仅是开始。

SymPy主要用于从微积分到量子物理学的符号计算应用，而Matplotlib是一个2D图形图表软件，非常适合科学和工程工作负载。

另一个选择是Mechpy，这是一个专为机械工程师设计的Python工具包。

MATLAB和Python之间的区别也很明显。尽管它们都是解释型语言，但在技术和概念特征方面，它们是不同的。

Python比MATLAB更具适应性，拥有更大的支持网络，并提供大部分相同的功能，除了MATLAB和Python之间语法上的细微差异。一个例子是Simulink，它是MATLAB的仿真和基于模型的设计工具。

这些技术上的特殊性主要源于它们不同的软件开发方法：Python是由数千名开发人员维护的开源项目，而MATLAB是闭源商业程序。

最后，Python将从一些显著的优势中获益。首先，Python的适应性使我们能够用更少的资源完成更多任务。相同的软件可以混合来自其他库的功能，简化流程并减少人工参与。我们都目睹了当公司拥有过多的电子表格时会发生什么。Python编程通过使我们能够将大部分工作整合到一个单一的、内聚的平台上来简化这一过程。

结论

即使它不是我们作为机械工程师的主要兴趣领域，计算机编程在当今的数字世界中也是必不可少的。随着你对Python的掌握程度提高，Python脚本很容易扩展到各种用例，因为它已经具备了所有必要的数学和科学技能。