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年度 2020年度 開講部局 工学部
講義コード K5138010 科目区分 専門教育科目
授業科目名 計算流体力学
授業科目名
(フリガナ)
ケイサンリュウタイリキガク
英文授業科目名 Computational Fluid Dynamics
担当教員名 尾形 陽一,城崎 知至
担当教員名
(フリガナ)
オガタ ヨウイチ,ジョウザキ トモユキ
開講キャンパス 東広島 開設期 3年次生   後期   3ターム
曜日・時限・講義室 (3T) 木1-4:工108
授業の方法 講義 授業の方法
【詳細情報】
講義中心、板書、パワーポイント.時折小演習なども課す予定. 
単位 2 週時間   使用言語 B : 日本語・英語
学習の段階 4 : 上級レベル
学問分野(分野) 25 : 理工学
学問分野(分科) 09 : 機械工学
対象学生 第一類 エネルギー変換プログラム 3年生
授業のキーワード シミュレーション,流体力学,CFD 
教職専門科目   教科専門科目  
プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
 
到達度評価
の評価項目
エネルギー変換プログラム
(能力・技能)
・機械システム工学の基礎の確実な習得と応用力の養成 
授業の目標・概要等 コンピュータの進歩に伴い様々な分野での数値解析手法が発展してきたが,流体力学においても,数値流体力学(CFD)は研究だけでなく産業界の開発(R&D)でも,CAEの観点から重要な役割を占めている.本講義ではCFDにおける数値解析の基礎について学ぶ.
(1) 微分方程式を数値的に解くことの理解
(2) 圧縮性流体/非圧縮性流体を数値的に解くことの理解 
授業計画 第1回 イントロダクション.工学における流体シミュレーションとCAE
第2回 差分法の基礎:差分の精度と誤差.陽解法と陰解法.
第3回 偏微分方程式(1):移流方程式(双曲型)の基礎
第4回 偏微分方程式(2):移流方程式,クーラン数(CFL数).拡散方程式(放物型)
第5回 偏微分方程式(3):反復法,ポアソン方程式(楕円形)
第6回 非圧縮性流体(1):Navier-Stokes方程式の数値解法(流体力学の復習,基本的な考え方)
第7回 非圧縮性流体(2):Navier-Stokes方程式の数値解法(MAC法/SMAC法)
第8回 中間試験
第9回 初期条件,境界条件, 計算格子
第10回 保存形と非保存形,数値解析における保存の意味
第11回 圧縮性流体(1):流体における保存則,基礎方程式,特性曲線
第12回 圧縮性流体(2):1次元圧縮性流体の数値解法.リーマン問題,衝撃波管問題
第13回 圧縮性流体(3):圧縮性流体の数値解法(応用)
第14回 様々な計算手法
第15回 総まとめ

第 8回 中間試験
第16回 期末試験
 
教科書・参考書等 参考書
「流体力学の数値計算法」藤井孝蔵著,東京大学出版会 など.
 
授業で使用する
メディア・機器等
テキスト,配付資料,パワーポイント.  各自の必携パソコン
 
予習・復習への
アドバイス
以下を復習しておくこと
(1)-(2) 流体力学の復習, テーラー展開
(3)-(5) 常微分方程式,偏微分方程式
(6)-(7) 非圧縮性流体
(10)-(14) 圧縮性流体  

「計算機プログラミング」で既習の言語【Fortran90】・コンパイラを用いるので,コンパイル方法・使い方などを復習しておくこと.配布資料も予習・復習のために目を通しておくこと.図書館などでCFD関連図書を探してみるのも良い. 
履修上の注意
受講条件等
「計算機プログラミング」「流体力学I, II」「圧縮性流体力学」を履修していることが望ましい. 
成績評価の基準等 期末試験 40%, 中間試験 40%, 平常点 20% 程度.60%以上で合格とする. 
実務経験  
実務経験の概要と
それに基づく授業内容
 
メッセージ 計算流体力学(Computational Fluid Dynamics : CFD)に限らず,数値計算はCAE(Computer Aided Engineering)の形で,様々な分野で研究開発(Research&Development)に用いられるので,本講義を通じて数値計算の基礎を理解してほしいと思います。 
その他   
すべての授業科目において,授業改善アンケートを実施していますので,回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており,今後の改善につなげていきます。 
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